導(dǎo)電片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)沖壓畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告

目 錄1.引言42. 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求52.1設(shè)計(jì)任務(wù)52.2設(shè)計(jì)要求53.沖壓件工藝性分析64.沖壓工藝方案的確定65.排樣的確定75.1確定搭邊值75.2材料利用率76.其他計(jì)算86.1沖壓力的計(jì)算86.2壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算96.3工作零件刃口尺寸計(jì)算116.4卸料橡膠的設(shè)計(jì)127.模具總體設(shè)計(jì)147.1模具類型的選擇147.2定位方式的選擇147.3卸料、出件方式的選擇147.4導(dǎo)向方式的選擇148.主要零部件設(shè)計(jì)148.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)148.1.1凹模148.1.2 落料凸模158.1.3 沖孔凸模168.2定位零件的設(shè)計(jì)168.2.1 固定導(dǎo)正銷168.2.2 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)178.3卸料部件的設(shè)計(jì)188.3.1 卸料板的設(shè)計(jì)188.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用188.4模架及其他零部件設(shè)計(jì)199.模具總裝圖2110.致謝24參考文獻(xiàn)241.引言近年來，由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速、穩(wěn)定的增長(zhǎng)，促進(jìn)了我國(guó)模具工業(yè)的迅速發(fā)展壯大，模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)或者相關(guān)的材料成型與控制專業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)內(nèi)具有優(yōu)勢(shì)的熱門專業(yè)之一。模具是精密工具，形狀復(fù)雜，承受坯料的脹力，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高要求，模具生產(chǎn)的發(fā)展水平是機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一，模具種類很多，根據(jù)加工對(duì)象和加工工藝可分為：加工金屬的模具。加工非金屬和粉末冶金的模具。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具又可分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。模具除其本身外，還需要模座、模架、導(dǎo)向裝置和制件頂出裝置等。本課題采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)工件。級(jí)進(jìn)模由多個(gè)工位組成，各工位按順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。在壓力機(jī)一次行程中，在模具不同部位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。一次行程完成以后，由沖床送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣在一副模具上就可以完成多個(gè)工序，一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等。本課題采用CAD、Pro/E和UG技術(shù)完成導(dǎo)電片模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。模具結(jié)構(gòu)緊湊，工作安全可靠，可以完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)沖壓件名稱導(dǎo)電片材料T2板厚0.3工件精度IT10 圖2-1-12.2設(shè)計(jì)要求對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，工藝計(jì)算，制定沖壓工藝方案，確定模具結(jié)構(gòu)尺寸和選擇壓力機(jī)；用Pro/E或者UG軟件設(shè)計(jì)三維零件圖及總裝爆炸圖，CAD繪制沖模二維總裝圖和部分主要零件圖；完成設(shè)計(jì)說明書一份。要求生產(chǎn)出來的工件尺寸精確、表面光潔；結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高、易于自動(dòng)化；設(shè)計(jì)符合工藝需要，經(jīng)濟(jì)合理。3.沖壓件工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，左邊是外徑10里沖5的孔，右邊為U形的導(dǎo)電片。最小壁厚為2.5mm，孔與孔、孔與邊緣之間的距離滿足要求。材料為T銅，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件尺寸精度等級(jí)為IT10計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn)一可得零件的尺寸公差為：外形尺寸：，內(nèi)形尺寸：，孔中心距：200.042滿足沖裁工藝要求。4.沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可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(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案分析：方案一：該方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。但需要兩道工序，兩副模具才能完成零件的加工，成本相對(duì)較高，生產(chǎn)率低。而且在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差，使精度、質(zhì)量都大打折扣，達(dá)不到生產(chǎn)需要，故不采用。方案二：只需一副模具，工件精度及生產(chǎn)效率都較高，但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本也就高。并且沖壓后成品件留在模具上，清理模具上的廢料會(huì)影響工作進(jìn)度，不適合這種大批量生產(chǎn)。方案三：該方案只需一副模具，而且級(jí)進(jìn)模多工位，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也滿足要求。適合這種大批量生產(chǎn)的小型沖壓件。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。5.排樣的確定5.1確定搭邊值導(dǎo)電片的形狀具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，圓環(huán)外徑10，U形狀跨度是16mm,所以采用直對(duì)排時(shí)材料利用率高，如右圖所示。采用此排樣方法沖壓時(shí)，兩工件之間搭邊a1=1.8mm，工件邊緣搭邊a=2.0mm，步距為S=1.8+1.8+16+5+5=29.6mm，由于該模具考慮采用雙邊側(cè)刃定距。參考文獻(xiàn)1，P74，公式（2.5.7），故條料寬度：B=（Lmax+1.5a+nb1）=（35+1.52+21.5）=41式中：Lmax-條料的寬度方向沖裁件的最大尺寸，mm； a-側(cè)搭邊值，mm； n-側(cè)刃數(shù)，mm； b1-側(cè)刃沖切的料邊寬度，mm。 圖5-1-15.2材料利用率沖裁件面積A可由CAD算出得A=277.898mm2參考文獻(xiàn)1，P68，公式（2.5.1），故一個(gè)步距內(nèi)材料利用率：=100%=100%=45.8%式中：A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距。參考文獻(xiàn)1，P351，參照鋼板標(biāo)準(zhǔn)，選用950mm1500mm的銅板，每張銅板可以剪成23張條料（41.3mm1500mm），每張銅板可以沖2300個(gè)零件，因此參考文獻(xiàn)1，P68，公式（2.5.2），材料總利用率：總=100%=100%=44.9%式中：n條料上的沖裁件的總數(shù)目；A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；L鋼板長(zhǎng)度；M鋼板寬度。6.其他計(jì)算6.1沖壓力的計(jì)算該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料、下出件。參考文獻(xiàn)1，P76，公式（2.6.3）、（2.6.4）、（2.6.5），沖壓力的相關(guān)計(jì)算見表。項(xiàng)目分類項(xiàng)目公式結(jié)果備注沖壓力沖裁力FF=KLt=1.3364.63160.316022.753KNL=364.6316mm=160MPa卸料力FXFX=KXF=0.0622.7531.365KN參考文獻(xiàn)P76KX=0.06推件力FTFT=nKTF=180.0922.75336.860KN沖壓工藝總力FZFZ=F+FX+FT=22.753+1.365+36.86060.978KN彈性卸料，下出件圖6-1-1根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J2316。壓力機(jī)的主要參數(shù)如下：公稱壓力：160KN滑塊行程：70mm最大封閉高度：220mm工作臺(tái)尺寸：左右：450mm 前后：300mm工作臺(tái)孔尺寸：左右：220mm 前后：110mm 直徑：160mm模柄孔尺寸：30mm50mm。6.2壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算如圖所示為凹模型口圖。在圖中以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，Y軸在條料的中心線上，X軸在圖示位置，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成基本線段，求壓力中心C。有關(guān)計(jì)算如表所示。圖6-2-1壓力中心數(shù)據(jù)表：基本要素長(zhǎng)度L/mm各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值XYL1=22.14-17.435L2=10.07-4.5639L3=8.383.441.93L4=10.0012.443L5=16.0017.435L6=10.0012.427L7=8.383.428.07L8=10.07-4.5631L9=15.71-12.65.4L10=12.573.45.4L11=10.0012.49.4L12=8.0017.45.4L13=10.0012.41.4L14=22.1417.4-9.4L15=10.074.56-5.4L16=8.38-3.4-2.47L17=10.00-12.4-1.4L18=16.00-17.4-9.4L19=10.00-12.4-17.4L20=10.074.56-13.4L21=8.38-3.4-16.33L22=12.57-3.4-39L23=10.0-12.4-35L24=8.0-17.4-39L25=10.0-12.4-43L26=15.7112.6-39L27=29.6-19.431.4L28=1.5-20.1515.2L29=29.619.4-31.4L30=1.520.15-15.2圖6-2-2總的壓力中心為：X0=0Y0=1.79由以上結(jié)果得壓力中心C坐標(biāo)為（0，1.79）。該零件的沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23-10沖床，C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔的投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。6.3工作零件刃口尺寸計(jì)算結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工凸、凹模、凸模固定板以及卸料板，這樣可以保證各零部件的同軸度，是裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，參考文獻(xiàn)1，P63，公式（2.4.1）（2.4.6），具體如下表：尺寸及分類尺寸轉(zhuǎn)換 計(jì)算公式結(jié)果備注落 料10RA=（Rmax-X）RT=（RA-Zmin）RA=工件精度等級(jí)為IT10級(jí)，故模損系數(shù)X=1mm。查教材2.3.2，沖裁雙面間隙Zmax=0.021mmZmin=0.015mm則Zmax-Zmin=0.006mm。校核滿足A+TZmax-Zmin。RT=1.5RA=RT=16RA=RT=8RA=RT=29.6RA=RT=35RA=RT=沖 孔5dT=（dmin+X）dA=（dT+Zmin）dT=dA=8dT=dA=8dT=dA=孔心距20200.042LA=L8LA=200.0105圖6-3-16.4卸料橡膠的設(shè)計(jì)初擬選卸料螺釘?shù)某叽鐬楣Q直徑為10mm，螺紋部分為M88mm，總長(zhǎng)為79mm。卸料板的工作行程 h工=h1+t+h2=2.3mm式中：h1凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm；h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度1mm。因此橡膠的工作行程 H工=h工+h修=2.3+3=5.3mm式中：h修凸模修模量，取3mm.。卸料螺釘?shù)墓鈼U直徑為10mm，因此取橡膠的內(nèi)徑為10.5mm。初選6個(gè)橡膠，因此每個(gè)橡膠最少承受載荷為Fxy=F卸/6=227.5N。橡膠自由高度H自由=4H工=29.2mm其中：H工是H自由的25%。橡膠的外徑D=26.23mm式中：Fxy所需工作壓力為227.5N；P壓縮15%時(shí)的單位壓力為0.5MPa。故 D取32mm，則橡膠其他參數(shù)為d=10.5m，H=25mm，D1=42mm。選用的6塊橡膠板一致，以防會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。校核校核橡膠自由高度0.5H自由/D=0.781.5，滿足要求。橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù)=15%H自由=15%25=3.75mm。橡膠的安裝高度H安=H自由H預(yù)=21.25mm.模具總卸料力F卸=6P=6Fq=2.152KN式中：F橫截面積?？偭= F卸+F+FT=61.77KN<160KN，故壓力機(jī)選擇合格。圖6-4-17.模具總體設(shè)計(jì)7.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。7.2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)料板，無側(cè)壓裝置，控制條料的送進(jìn)步距采用側(cè)刃初定距，導(dǎo)正銷精定距。7.3卸料、出件方式的選擇因?yàn)楣ぜ虾駷?.3mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。7.4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，該級(jí)進(jìn)模采用對(duì)角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。8.主要零部件設(shè)計(jì)8.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1.1凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將O點(diǎn)與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計(jì)算：參考文獻(xiàn)1，P110，表2.9.5，K=0.4參考文獻(xiàn)1，P110，公式（2.9.3）、（2.9.4），得：凹模厚度：H=Kb（15mm）=0.460.4mm=25.6mm，實(shí)際取H=30mm凹模壁厚：c=（1.52）H（3040mm）=（1.52）20mm=4560mm實(shí)際取c=45mm凹模長(zhǎng)L=b+2c=60.4+245mm=150.4mm，取160mm.同理得寬為125mm查標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.1-2008，凹模長(zhǎng)160mm，寬125mm，高20mm.圖8-1-18.1.2 落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，以鉚接的形式固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5，其落料凸模長(zhǎng)度：L=h1+H安+h+h21=30+21.25+201=70.25mm式中：h1凸模固定板厚度，mm；H安橡膠的安裝高度，mm.；h2卸料板厚度，mm；取凸模長(zhǎng)度為71mm。圖8-1-28.1.3 沖孔凸模因?yàn)樗鶝_的孔有圓孔和U型孔。沖圓形孔凸模時(shí)采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。參考文獻(xiàn)2，P129，沖5的圓形凸模可選用標(biāo)準(zhǔn)件6mm5mm71mm（JB/T 58252008），再修模。U形凸?？刹捎勉T接形式。圖8-1-38.2定位零件的設(shè)計(jì)8.2.1 固定導(dǎo)正銷落料凸模下部設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用工件上5的孔作導(dǎo)正孔。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出1mm，所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。圖8-2-18.2.2 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，參考文獻(xiàn)2，P153，選用導(dǎo)料板的尺寸為：JB/T 7648.52008，160mm45mm8mm，單邊修磨4mm，即160mm41mm8mm。圖8-2-28.3卸料部件的設(shè)計(jì)8.3.1 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周邊尺寸與凹模的周邊尺寸相同，兩邊厚度為12mm，中間部分沖入導(dǎo)料板為壓緊銅板。故中間厚度為20mm.卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045HRC。圖8-3-18.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用卸料版上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，選用JB/T 7650.62008，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M88mm。卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。圖8-3-28.4模架及其他零部件設(shè)計(jì)（1）參考文獻(xiàn)2，P92，根據(jù)滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架（GB/T28512008），該模具采用滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架，其特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在對(duì)角。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格為上模座：160mm125mm35mm；下模座：160mm125mm40mm。（2）選擇A型導(dǎo)柱d/mmL/mm為25150, 28150；A型導(dǎo)套d/mmL/mmD/mm為258533, 288533。導(dǎo)柱導(dǎo)套按H7/h6或H7/h5配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般應(yīng)按H6/h5配合，間隙較大的按H7/h6配合。圖8-4-1（3）入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6、H7/n6,并加銷釘以防轉(zhuǎn)動(dòng)。壓入式模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模。圖8-4-2（4）厚度H上模取35mm，下模座厚度H下模取40mm，上、下墊板高度H墊為8mm，那么，該模具的閉合高度為：H閉=H上模+H下模+L+H墊+H -h2=35+40+71+8+30-2=182mm式中：L凸模長(zhǎng)度，L=71mm； H凹模厚度，30mm； h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-16的最大裝模高度（220mm），可以使用 。9.模具總裝圖通過以上設(shè)計(jì)，可得到模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模、凸模固定板等組成。下模部分由下模座、凹模板、凸凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢料由廢料孔漏出，成品件下出件。圖9-1-110.致謝從開始接到設(shè)計(jì)題目到設(shè)計(jì)方案的確定，再到設(shè)計(jì)總裝圖的完成，都使我加深了模具方面的認(rèn)識(shí)，在這個(gè)過程中，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考題、解決問題的能力。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)里我們深入了解了模具設(shè)計(jì)主要過程，一起討論研究，從CAD繪制模具總裝圖和零件圖到Pro/E建模建立零件三維造型圖，在設(shè)計(jì)期間我們學(xué)到了很多了東西。做這份畢業(yè)設(shè)計(jì)，很感謝我們的指導(dǎo)老師李老師。感謝他始終都給予我們細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。李老師針對(duì)我們的疑問給予細(xì)心的解答并給出建議，對(duì)我們的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)心的修改，使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)一步一步的完善，內(nèi)容日趨豐滿。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我們學(xué)到了很多相關(guān)專業(yè)知識(shí)，也增長(zhǎng)了不少見識(shí)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們不僅提高自身的繪圖技能；而且在模具設(shè)計(jì)方面，我們也學(xué)會(huì)了能夠充分認(rèn)識(shí)模具的結(jié)構(gòu)，充分考慮模具加工、安裝的可能性和設(shè)計(jì)的優(yōu)化性。在個(gè)人素質(zhì)方面，我們學(xué)會(huì)了在工作中不僅要多思、多問、多總結(jié)，而且要有堅(jiān)強(qiáng)的意志力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題。畢業(yè)在即，這次做設(shè)計(jì)的經(jīng)歷也使我們終身受益，感受到做設(shè)計(jì)是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，同時(shí)希望這次經(jīng)歷能讓我在以后的工作學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1 劉建超，張寶忠。沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。北京：高等教育出版社，20122 楊關(guān)全，匡余華。冷沖設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo)。大連：大連理工大學(xué)出版社，20113 薛啟翔。沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20084 周本凱。沖壓模具使用技巧與修復(fù)實(shí)例。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20095 楊安民。沖壓模典型結(jié)構(gòu)100例。上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008- 28 -