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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 侯洪彬 學 號 111304312 指導教師 于智宏 課題名稱 圓筒件沖壓成形工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 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 負責人 年 月 日 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 侯洪彬 學 號 111304312 設計題目 軸承蓋沖壓工藝與模具設計 起 迄 日 期 2013 年 11月 2日 2014 年 04月 13日 指 導 教 師 于智宏 2013 年 11 月 2 日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1 本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的 該課題來源于實際生產 通過對端蓋的具體分析與計算 要求合理地進行沖裁與拉 深工藝與模具設計 使學生對沖壓工藝生產更為熟悉 通過畢業(yè)設計 要求應能熟練使 用相關設計手冊 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 并且能夠 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)設計課題任務的內容和要求 包括原始數據 技術要求 工作要 求等 1 了解目前國內外冷沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 端蓋的結構工藝分析并確定其工藝方案 3 端蓋沖壓成形工藝與模具設計計算 并編寫設計說明書一份 4 繪制模具總裝圖一張 繪制重要零件 的零件圖 并手繪一張零件圖 材料 08 F 厚度 1 0mm 生產批量 中批量生產 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 零件號 零 件 名 稱 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 01 16 下模座板 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 備料 鑄造成型 時效處理 02 刨平面 刨上 下平面 保證尺寸 45 8 牛頭刨床 游標卡尺 03 銑床加工 按線銑前部平面 銑臺肩至尺寸 銑側面作為基準面 銑床 游標卡尺 04 鉗工劃線 劃導柱孔和通孔線 銷釘孔線 頂桿孔線 游標卡尺 高度尺 05 鏜導柱孔至尺寸 25 鏜床 游標卡尺 06 鉆床加工 立式鉆床 游標卡尺 07 鉸銷釘孔 和上模重疊 一 起鉸孔至尺寸 鉸刀 08 磨平面 磨上下平面 保證尺寸45 平面磨床 游標卡尺 09 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 零件號 零 件 名 稱 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 01 05 墊板 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 備料 02 銑床加工 按線銑上下平面 銑六面至尺寸 銑床 游標卡尺 03 鉗工劃線 劃通孔 游標卡尺 高度尺 04 鉆床加工 鉆通孔至 12 10 立式鉆 床 游標卡尺 05 磨平面 磨上下平面 保證平行度 0 05 并至尺寸 平面磨床 游標卡尺 06 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 評 語 學生姓名 侯洪彬 班級 模具 113 學號 111304312 題 目 軸承蓋沖壓工藝及模具設計 綜合成績 指導者評語 1 該同學工作態(tài)度較認真 能較好的完成畢業(yè)設計任務 2 該同學查閱了國內有關沖壓模具設計與制造方面的大量資料 制訂出了 較合理的沖壓成形工藝及模具結構 設計中不存在創(chuàng)新 3 該同學設計說明書內容較完整 計算較正確 格式較規(guī)范 4 該同學裝配圖 零件圖設計較合理 圖紙質量較高 5 建議該同學成績評定 良好 6 可以提交答辯 指導者 簽字 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 評 語 評閱者評語 評閱者 簽字 年 月 日 答辯委員會 小組 評語 答辯委員會 小組 負責人 簽字 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計 論文 題目 軸承蓋沖壓工藝及模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 113 學生姓名 侯洪彬 學 號 111304312 指導教師 于智宏 2014 年 4 月 16 日 軸承蓋的沖壓工藝與模具設計 摘 要 我所學習的專業(yè)是模具設計與制造專業(yè) 這次的畢業(yè)設計任務是軸承蓋 模具設計 該設計結合大學三年來所學習的專業(yè)知識和 CAD 軟件所設計出的一 套模具 這套模具結合了制造廠家和生產廠家的實際情況綜合需求 本文首先簡要的概述了模具設計在社會領域中的作用及其以后的發(fā)展方向 點明模具設計的重要意義 然后依據工件圖進行工藝性分析 進而確定了設計 方案 計算出模具工作部分的尺寸 設計出工作零部件 然后依據設計要求選 擇出各個標準零部件 然后設計出模具的總裝配圖 在設計中 最重要的就是 設計方案的確定 坯料的計算和工作零部件的設計 這是設計的關鍵 這些設 計的正確與否直接關系到成本的高低和設計模具能否正常工作 在設計的最后 總結了自己的心得和體會 并對我的指導老師表示感謝 通過次畢業(yè)設計使我不僅掌握了模具設計的一般流程 更學習到了好多課 本上沒有學習到的知識 使我受益非淺 關鍵詞 模具設計 壓力機 工藝性分析 模具結構 BEARING COVER OF THE STAMPING PROCESS AND DIE DESIGN ABSTRACT The speciality of study of our institute is the mold design and speciality of making the graduation project task this time is lining with a tube of mold design It s time to design and combine the professional knowledge of study and a set of moulds that CAD software designed over the past three years of university This set of moulds have accorded with the actual conditions integration requirement of manufacturer and manufacturer This text the brief role in social field of mould of summary and developing direction afterwards at first point out in the important meaning of mold design Then carry on the craft to analyse according to the work piece picture and then has confirmed the design plan calculate out mould work some size design the job spare part Then choose each standard spare part according to the designing requirement then design the total installation diagram of the mould In the design the most important one is sureness calculation of the blank and design of the job spare part of the design plan this is the key to designing whether these ones that are designed involve directly or not correctly whether the level of the cost and design mould could work normally At the end that is designed have summarized one s own gains and experience and express thanks for my counselor Make me not merely grasp the general procedure of plastic mold design through graduation project once study to the knowledge not learning to get on many textbooks even more benefit me a great deal KEY WORDS mold design machine craft analysis mould structure 目 錄 1 前 言 1 1 1 本課題研究的意義 1 1 2 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 1 2 1 國內模具的現(xiàn)狀 2 1 2 2 國內模具的發(fā)展趨勢 3 1 3 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 4 1 4 拉深模具設計的設計思路 5 2 工藝分析及計算 6 2 1 工藝分析及工藝方案確定 6 2 2 工藝計算 8 2 2 1 毛坯尺寸計算 8 2 2 2 成形次數的確定 9 2 2 3 沖壓工序壓力計算 10 2 2 4 工作部分尺寸計算 10 2 2 5 壓力中心的計算 12 2 2 6 沖裁間隙的計算 12 3 模具的分析 15 3 1 模具的總體設計 15 3 1 1 模具類型的選擇 15 3 1 2 定位方式的選擇 15 3 1 3 卸料 出件方式的選擇 15 3 1 4 導向方式的選擇 15 3 2 模具工作部分尺寸計算 15 3 2 1 工作零件的結構設計 15 4 模具的裝配及加工 19 4 1 模具總裝圖 19 4 2 沖壓設備的選用 22 4 3 模具的裝配 22 設計總結 24 致 謝 25 參考文獻 26 0 1 前 言 1 1 本課題研究的意義 沖壓加工是現(xiàn)代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一 沖壓加工的應用 十分廣泛 不僅可以加工金屬材料 而且可以加工非金屬材料 在現(xiàn)代制造業(yè) 比如汽車 拖拉機 農業(yè)機械 電機 電器 儀表 化工容器 玩具以及日常 生活用品的生產方面 都占有十分重要的地位 當然 沖壓加工在我國也存在著一些問題和不足 如機械化 自動化程度 低 生產集中度低 沖壓板材自給率不足 品種規(guī)格不配套 科技成果轉化慢 先進工藝推廣慢 專業(yè)人才缺乏 大 精模具依賴進口等 因此 我們將還有 很長的路要走 課題來源于生產實際 探討沖壓加工中較常見零件的工藝方法和結構設計 課題涉及知識面較廣 且設計要求較高 對學生的設計能力 特別是思考能力 是一個很好的鍛煉 課題研究內容包括機械工程學科的力學 沖壓工藝與模具 設計 材料學 機械原理 機械設計 公差與互換性 機械制造工藝等知識 特別鍛煉學生規(guī)范性設計的能力 使學生能得到全面的鍛煉 課題要求學生具 備較強的機構設計能力和創(chuàng)新能力 對學生是一個挑戰(zhàn) 課題為典型的機械設 計類課題 涉及機械知識全面 與工程機械專業(yè)方向結合緊密 此次課程設計主要目的是為了培養(yǎng)學生的綜合運用所學知識的能力以及團 隊合作的能力 需要學生把所學的知識重新溫習一遍 并且能夠靈活運用 同 時要求學生要學會主動積極的去查閱手冊 來了解沖壓模設計所學要的各項數 據 最終通過一組成員的共同努力來設計出符合實際生產要求的沖壓模具 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 1 1 2 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 2 1 國內模具的現(xiàn)狀 我國沖壓模具近年來發(fā)展很快 據不完全統(tǒng)計 2003 年我國模具生產廠點 約有 2 萬多家 從業(yè)人員約 50 多萬人 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭 模具企業(yè)總體上訂單充足 任務飽滿 2004 年模具產值 530 億元 進口模具 18 13 億美元 出口模具 4 91 億美元 分別比 2003 年增長 18 32 4 和 45 9 進出口之比 2004 年為 3 69 1 進出口相抵后的進凈口達 13 2 億美元 為凈進 口量較大的國家 在 2 萬多家生產廠點中 有一半以上是自產自用的 在模具企業(yè)中 產值 過億元的模具企業(yè)只有 20 多家 中型企業(yè)幾十家 其余都是小型企業(yè) 近年 來 模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復雜 長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品 專業(yè)模具廠數量 增加 能力提高較快 三資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 國企股份制改造步伐加快 等 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速 但遠遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要 低檔 模具過剩 高檔模具供不應求 甚至有的依賴進口 因此 模具企業(yè)必須找準 自己的弱點 盡快縮短與國外的差距 1 體制不順 基礎薄弱 三資 企業(yè)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用 私營 企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進行之中 但總體來看 體制和機制尚不 適應市場經濟 再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱 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方面 2 人才嚴重不足 科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少 模具行業(yè)是技術密集 資金密集的產業(yè) 隨著時代進步和技術發(fā)展 能掌 握和運用新技術的人才異常短缺 高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺 由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關不夠重視 因而總體來看模具 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 2 行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少 民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè) 的技術改造 致使科技進步不大 3 工藝裝備水平低 且配套性不好 利用率低 雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備 但總的來看裝備水平仍比國外 企業(yè)落后許多 特別是設備數控化率和 CAD CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得 多 由于體制和資金等原因 引進設備不配套 設備與附配件不配套現(xiàn)象十分 普遍 設備利用率低的問題長期得不到較好解決 裝備水平低 帶來中國模具 企業(yè)鉗工比例過高等問題 4 專業(yè)化 標準化 商品化的程度低 協(xié)作差 由于長期以來受 大而全 小而全 影響 許多模具企業(yè)觀念落后 模 具企業(yè)專業(yè)化生產水平低 專業(yè)化分工不細 商品化程度也低 目前國內每年 生產的模具 商品模具只占 45 左右 其余為自產自用 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 與國際水平相比要落后許多 模具標 準化水平低 標準件使用覆蓋率低也對模具質量 成本有較大影響 對模具制 造周期影響尤甚 5 模具材料及模具相關技術落后 模具材料性能 質量和品種往往會影響模具質量 壽命及成本 國產模具 鋼與國外進口鋼相比 無論是質量還是品種規(guī)格 都有較大差距 塑料 板材 設備等性能差 也直接影響模具水平的提高 1 2 2 國內模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展 雖然我國的模具工業(yè)和 技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展 但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大 差距 尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求 未來的十年 中國模具工業(yè) 和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面 1 模具日趨大型化 2 在模具設計制造中廣泛應用 CAD CAE CAM 技術 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 3 3 模具掃描及數字化系統(tǒng) 4 在塑料模具中推廣應用熱流道技術 氣輔注射成型和高壓注射成型技 術 5 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術 7 模具的精度將越來越高 8 模具研磨拋光將自動化 智能化 9 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 1 3 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機 電器 儀 器儀表 家電和通訊器材等產品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產制作表現(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法替代的 模具生產技術水平的高低 已成為衡 量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 并在很大程度上決定著產品的質量 效益和新產品的開發(fā)能力 近幾年 全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面 世界 模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美國 日本 法國 瑞士等國家 年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一 國外模具總量中 大型 精密 復雜 長壽命模具的比例占到 50 以上 國外模具企業(yè)的組織形式是 大而專 大而精 2004 年中國模協(xié)在德國訪問 時 從德國工 模具行業(yè)組織 德國機械制造商聯(lián)合會 VDMA 工模具協(xié)會了 解到 德國有模具企業(yè)約 5000 家 2003 年德國模具產值達 48 億歐元 其中 VDMA 會員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產 值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時代的進步和技術的發(fā)展 國外的一些掌握和能運用新技術的人才如 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 4 模具結構設計 模具工藝設計 高級鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技術水平比 較高 故人均產值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 1 萬美元 左右 而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15 20 萬美元 有的達到 25 30 萬美元 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70 以上 而我國才達到 45 1 4 拉深模具設計的設計思路 拉深是沖壓基本工序之一 它是利用拉深模在壓力機作用下 將平板坯料 或空心工序件制成開口空心零件的加工方法 它不僅可以加工旋轉體零件 還 可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件 但是 加工出來的制件的精度 都很底 一般情況下 拉深件的尺寸精度應在 IT13 級以下 不宜高于 IT11 級 有凸緣圓筒形件是最典型的拉深件 其工作過程很簡單就一個拉深 根據 計算確定它不能一次拉深成功 因此 需要多次拉深 為了保證制件的順利加工 和順利取件 模具必須有足夠高度 要改變模具的高度 只有從改變導柱和導 套的高度 改變導柱和導套的高度的同時 還要注意保證導柱和導套的強度 導 柱和導套的高度可根據拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定 設計時可能高 度出現(xiàn)誤差 應當邊試沖邊修改高度 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 5 2 工藝分析及計算 2 1 工藝分析及工藝方案確定 冷沖壓工藝是機械制造業(yè)中一種較先進的加工方法 與切削加工相比 具 有材料利用率高 制品力學性能好 互換性強 生產效率高等優(yōu)點 在經濟技 術方面都有很大的優(yōu)越性 把鑄件改為沖壓件 目的是為了提高生產率 降低 成本 增加經濟效益 但是否可行 需要具備如下條件 制品改制后須不降低原使用性能要求 制品須具有相當的生產批量 改制后的制件應具有良好的沖壓工藝性 分析其沖壓性 由工件圖所示主要工藝難點在于四個凸臺的成形 其相對 高度較大 凸臺之間距離又相對較小 因此在成形過程中 材料變形復雜 尤 其在凸臺內側及兩凸臺之間園弧部分 材料補充困難 僅靠變薄拉深難以達到 要求 且易出現(xiàn)拉裂 經充分考慮成形條件和沖壓工藝難點分析 提出改進設 計后沖壓工藝要點 采用預沖中心孔 以改善四個凸臺內側及凸臺之間材料流動 將毛坯下成方形 以便四角從外側補充四個凸臺用料 采用先將四凸臺拉深成一定高度時再落制件外圓料的方法 使得在拉 深過程中材料易于得到補充且外圓相對準確 該工件屬于圓筒形拉深 形狀略有點復雜 所有的尺寸均為自由公差 對 工件厚度要求不太大 該工件軸承蓋做為另一零件的蓋 工件的高度 可在拉深后采用修邊達到要求 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 6 該工件包括落料 拉深 沖孔 翻邊 四個基本工序 可以有以下三種方案 一 先拉深 后落料 翻邊 再沖孔 采用單工序模生產 二 先拉深 采用單工序模具 后采用沖孔落料復合沖壓 三 拉深級進沖壓 采用級進模生產 方案一 模具結構簡單 但需要四道工序四幅模具 生產效率低 難以 達到該工件中批量生產的要求 方案二 只需兩幅模具 生產效率較高 盡管模具結構較方案一復雜 但由于零件的幾何形狀對稱 模具制造并不困難 方案三 只需一幅模具 生產效率高 但模具結構比較復雜 送料操作 不方便 加之工件尺寸偏大 通過上述三種方案的分析比較 方案二較為宜 零件圖如下 1 所示 圖 1 材料 08F 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 7 厚度 1mm 生產批量 中批量生產 每月 2000 4000 件 2 2 工藝計算 2 2 1 毛坯尺寸計算 根據相似原則 求零件的毛坯直徑 先計算出零件總面積 然后根據表面積 相等的原則 計算出直徑 Ai4 54 75415 7016 2 沖裁面積 15686 44 2Dm2 落料力 F落 料 落 料 b 其中 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 b 材料抗剪強度 查的材料抗剪強度取 300Mpa K 系數 一般取 1 3 因此 1 3 443 87 1 300 173109 3NF落 料 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 8 拉深力 d bK1 其中 b 材料的抗拉強度 取為 320Mpa t 材料厚度 K1 修正系數 查表 4 6 取 0 6 計算得 F 65713 92N 壓邊力 pr2d 4 凹壓 DF 其中 D 毛坯直徑 d 拉深后工件直徑 r 凹 拉深凹模圓角半徑 p 單位壓邊力 查遍 4 8 取 P 2 3 計算得 F 壓 11363N 沖壓工藝總力 壓落 料總 F 250186N 料厚 t mm Kx Kt Kd 鋼 0 1 0 1 0 5 0 5 0 25 2 5 6 5 6 5 0 065 0 075 0 045 0 055 0 04 0 05 0 03 0 04 0 02 0 03 0 1 0 063 0 055 0 045 0 025 0 14 0 08 0 06 0 05 0 03 鋁 鋁合金 0 025 0 08 0 03 0 07 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 9 純銅 黃銅 0 02 0 06 0 03 0 09 表 1 2 2 2 成形次數的確定 該工件底部有一臺階 按階梯形件的拉伸來計算 求出 h 7 5 17 0 441 根據毛坯相對厚度 t D 1 109 0 91 查表現(xiàn) h 小于dmin dmin 表中數值 能一次拉伸成形 2 2 3 沖壓工序壓力計算 該模具擬采用正裝復合模 故采用固定卸料與推件 具體沖壓力計算如上 述計算所示 根據沖壓力計算結果并結合工件高度 初選開式雙柱可傾壓力機 J23 20 2 2 4 工作部分尺寸計算 落料和拉伸的凸 凹模工作尺寸見下表所示 其中因該工件口部尺寸要求要 與另一件配合 所以在設計時可將其尺寸做小些 即拉深凹模尺寸取 mm mm 相應拉深凸模取 mm mm 工件尺寸 10 08 549 05 16 05 348 03 1 R4 88 因為屬于過渡尺寸 要求不高 為簡單方便 實際生產中直接按工件尺寸 拉深凸凹模該處尺寸 凸凹模雙面間隙 占料厚 t 材料厚度 t mm 外形 t 內形 t d d 5t d 5t 0 5 2 5 2 1 1 2 5 2 1 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 10 2 2 5 1 0 5 3 2 1 0 5 4 1 7 0 75 0 5 6 1 7 0 5 0 5 10 1 5 0 5 0 5 15 1 0 5 0 5 表 2 拉深凸凹模尺寸計算 尺寸及分類 凸凹 模間 雙面 間隙 尺寸偏差 與磨損系 數 計算公式 結果 備 注 AxDA 75 0 max 45 90 5 0 0 74 T ZT 30 拉深 1 7 查表 2 得 Z 2 5mm 0 43 AxA 75 0 max 68 104 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 11 表 3 2 2 5 壓力中心的計算 由于該零件是一個圓形圖形 屬于對稱中心零件 所以該零件的壓力中心 在圖形的幾何中心 O 處 2 2 6 沖裁間隙的計算 設計模具時一定要選擇合理的間隙 以保證沖裁件的斷面質量 尺寸精度 滿足產品的要求 所需沖裁力小 模具壽命高 但分別從質量 沖裁力 模具 壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數值 只是彼此接近 考慮到 制造中的偏差及使用中的磨損 生產中通常只選擇一個適當的范圍作為合理間 隙 只要間隙在這個范圍內 就可以沖出良好的制件 這個范圍的最小值稱為 最小合理間隙 Cmin 最大值稱為最大合理間隙 Cmax 考慮到模具在使用過程中 的磨損使間隙增大 故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Cmin 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響 此外 沖裁間隙 還影響模具壽命 卸料力 推件力 沖裁力和沖裁件的尺寸精度 沖裁過程中 凸模與被沖的孔之間 凹模與落料件之間均有摩擦 間隙越小 模具作用的壓 應力越大 摩擦也越嚴重 而降低了模具的壽命 較大的間隙可使凸模側面及 DT ZAT 58 1402 AxA ma 9 004 落料 1 41 36 查表 4 得Zmax 0 1 4mmmin 0 1 0mm 0 5 X 0 75 DT ZTin 8 103 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 12 材料間的摩擦減小 并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制 雖然提高了 模具壽命而 但出現(xiàn)間隙不均勻 因此 沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的 一個非常重要的工藝參數 根據實用間隙表 4 查得 08F 的最小雙面間隙 Zmin 0 100mm 最大雙面間 隙 Zmax 0 140mm 沖裁模初始用間隙 Z mm 08 10 35 09Mn Q235 16Mn 40 50 65Mn材料 厚度 t mm Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0 5 極小間隙 0 5 0 6 0 7 0 8 0 040 0 048 0 064 0 072 0 060 0 072 0 092 0 104 0 040 0 048 0 064 0 072 0 060 0 072 0 092 0 104 0 040 0 048 0 064 0 072 0 060 0 072 0 092 0 104 0 040 0 048 0 064 0 064 0 060 0 072 0 092 0 092 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 13 0 9 1 0 1 2 1 5 1 75 2 0 2 1 2 5 2 75 3 0 3 5 4 0 4 5 5 5 6 0 6 5 8 0 0 092 0 100 0 126 0 132 0 220 0 246 0 260 0 260 0 400 0 460 0 540 0 610 0 720 0 940 1 080 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 360 0 380 0 500 0 560 0 640 0 740 0 880 1 000 1 280 1 440 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 680 0 780 0 840 0 940 1 200 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 0 960 1 100 1 200 1 300 1 680 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 780 0 980 1 140 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 1 040 1 320 1 500 0 090 0 090 0 126 0 126 注 取 08 號鋼沖裁皮革 石棉和紙板時 間隙的 25 表 4 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 14 3 模具的分析 3 1 模具的總體設計 3 1 1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知 拉深采用單工序模具 落料沖孔部分采用復合模結 構 3 1 2 定位方式的選擇 對于該單工序拉深模具使用的是圓形坯料 所以拉深工序模具采用定位 圈進行定位 無須擋料銷 對于沖孔落料模具采用落料凹模上的凹槽進行定位 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 15 3 1 3 卸料 出件方式的選擇 模具采用固定卸料 剛性打料 并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖 器提供壓邊力 下方設兩個頂桿用于制件的頂出 3 1 4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量 方便安裝調整 該復合模采用中間導柱的導 向方式 3 2 模具工作部分尺寸計算 3 2 1 工作零件的結構設計 1 由于工件對稱 所以模具的工作零件采用整體結構 對于單工序的拉深模 為保證先預沖中心孔 模具的端面比沖孔凸模端面 低 所以拉深凸模其長度 L 可按下式計算 L 20mm 20 35 7 5 82 5mm 沖孔凸模 82 5 3 85 5低 HL 2 凸模固定板的厚度 20mm固 固 凹模的厚度 35mm凹 凹 裝配后 拉深凸模的端高于于沖孔凸模端面的高度 根據料厚H低 大小 決定 3mm 低 凸 凹模選用 Gr12 鋼 為了防止淬火變形 應采用工作部分局部淬火 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 16 2 對于沖孔落料復合模具 為保證先落料在沖孔 落料凸模的端面比沖孔 凸模端面低 所以拉深凸模其長度 L 可按下式計算 L 20 20 35 7 5 3 85 5mm 凸模固定板的厚度 20mmH固 H固 落料凹模的厚度 35mm凹 凹 裝配后 落料凸模的端高于于沖孔凸模端面的高度 根據料厚低 大小 決定 3mm 低 3 2 2 其他零部件的設計與選用 彈性元件的設計 卸料板在成形中一方面起壓邊作用 另一方面還可將成形后包在沖孔 凸模上的工件卸下 其壓力有標準緩沖器提供 模架及其他零部件的選用 模具選用中間導柱標準模架 可承受較大的沖壓力 為防止裝模時 上模誤 轉 裝配 將模架中兩對導柱與導套做成粗細不等 180 導柱 d mm L mm 分別為 25 170 28 170 導套 d mm L mm D mm 分別 為 25 90 41 28 90 45 1 對于單工序拉深模具 上模座厚度取 35mm 即 35mmH上 模 上模墊板厚度取 10mm 即 10mm墊 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 17 卸料板取 35mm 即 35mmH卸 支承板厚度取 30mm 即 H 支承 30mm 橡膠閉合高度為 20mm 下模座厚度取 45mm 即 45mm下 模 座 模具閉合高度 35 10 20 20 35 10 30 35 45 1H閉 231mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機 J23 40 的最大裝模高度 可以使用 2 對于沖孔落料復合模具 導柱 d mm L mm 分別為 25 170 28 170 導套 d mm L mm D mm 分別 為 25 90 41 28 90 45 上模座厚度取 35mm 即 35mmH上 模 上模墊板厚度取 10mm 即 10mm墊 卸料板取 35mm 即 35mm卸 橡膠閉合高度為 20mm 下模墊板厚度取 10mm 即 10mmH下 墊 板 下模座厚度取 45mm 即 45mm下 模 座 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 18 模具閉合高度 35 10 20 20 35 10 30 35 45 10 1H閉 241mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機 J23 40 的最大裝模高度 可以使用 兩幅模具各部分基本相同 便于生產加工 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 19 4 模具的裝配及加工 4 1 模具總裝圖 對于單工序拉深模具模具的工作過程 將正方形坯料送入剛性卸料板下方 正方形槽中 平放在凹模面上 并靠槽的一側 壓力機滑塊帶著上模下行 壓 料板下端先壓住坯料 繼續(xù)下行 預沖空的凸模先接觸坯料完成預沖中心孔 當沖孔結束后拉深凸模接觸坯料完成拉深工序 對于沖孔落料復合模具的工作過程 將上道工序拉深成的半成品放入沖孔 凹模的凹槽內 起一定的定位作用 上模下行 卸料板首先接觸坯料 并起壓 料作用 上模繼續(xù)下行 壓縮橡膠 卸料板壓緊坯料 落料凹模首先接觸坯料 完成落料工序 并與沖孔凹模共同完成翻邊工序 上模繼續(xù)下行 沖孔凸模接 觸坯料完成沖孔工序 上模上行 卸料板完成卸料 為達到零件尺寸要求 需在最后添加修邊工序 裝配圖如下圖 2 圖 3 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 20 圖 2 拉深模 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 21 圖 3 沖孔落料翻邊復合模 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 4 2 沖壓設備的選用 通過校核 兩幅模具的閉合高度均小于壓力機的最大閉合高度 因此選用開 式可傾壓力機 J23 40 能滿足要求 該壓力機的的參數如下圖所示 4 3 模具的裝配 兩套模具的裝配選凸 凹模為基準件 先裝上模 再裝下模 裝配后應 保證間隙均勻 落料凹模刃口面應高出拉深凸模工作面 3mm 頂件塊上端面 應高出落料凹模刃口面 0 5mm 以實現(xiàn)沖孔或者落料前先壓料 落料后再拉 深 拉深模技術要求及加工特點 1 凸 凹模材質應具有高硬度 高耐磨性 高淬透性 熱處理變形 小 形狀簡單的凸 凹模一般用 T10A CrWMn 等 形狀復雜的 凸 凹模一般用 Cr12 Cr12MoV W18Cr4V 等 熱處理后的硬 度為 58 62HRC 2 凸 凹模精度主要根據拉深件精度決定 一般尺寸精度在 IT6 IT9 工作表面質量一般要求很高 起凹模圓角和孔 壁要求表面粗糙度 Ra 值為 0 8 0 2 微米 凸模工作表面 粗糙度 Ra 值為 1 6 0 8 微米 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 23 3 由于回彈等因素在設計時難以準確考慮 導致凸 凹模尺寸的 計算值與實際要求值往往存在誤差 因此凸 凹模工作部分的 形狀和尺寸設計應合理 要留有試模后的修模余地 一般先 設計和加工拉伸模后設計和加工沖裁模 4 凸凹模淬火有時可以在試模后進行 以便試模后的修改 5 凸凹模圓角半徑和間隙的大小 分布符合設計要求 拉伸凸凹模的加工方法主要根據工作部分斷面形狀決定 圓型一般車削加工 非圓形一般劃線后銑削加工 然后淬硬 最后研磨 拋光 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 24 設計總結 在即將畢業(yè)之際 為了在我們現(xiàn)有的知識基礎上使我們的水平有進一步的 提高 根據教育部門的要求和學校的教學安排 我們進行了這次畢業(yè)設計 首先于老師給我布置畢業(yè)設計的題目 對題目給于了認真的分析和安排 使我們能夠做到胸有成竹 同時 我到圖書館借閱了許多質料 有了充足的原 始材料 其次 在具體設計過程中 我參照例子一步一步地進行 對各步驟進行了 詳細和深入細致的計算 再次 在大量計算數據和原始數據基礎上 進行了歸納總結 繪制出了幾 張零件圖和一張裝配圖 并寫出了設計總結和感想體會 我想 通過我們這次畢業(yè)設計 我們對以前的知識有了一定的鞏固 同時 還學到了新知識 自己的能力得到進一步拔高 我會保存好我的底稿 將來時 常翻閱 畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的 它是 對我們三年來所學課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復習 也是一次理論聯(lián) 系實踐的訓練 它在我們的學習中占有重要的地位 通過這次畢業(yè)設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識 一 些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識 特別是原來所學的一些專業(yè)基 礎課 如機械制圖 模具材料 公差配合與技術測量 冷沖模具設計與制造等 有了更深刻的理解 使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中 同時還使我更清楚了模具設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 保證工件的經濟性 加工工藝的合理性 軸承蓋沖壓成形工藝及模具設計 25 致 謝 在學校中 我們主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設計 就相當于實戰(zhàn)前的一次演練 通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng) 的連貫起來 使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 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 經驗的不足 為以后的工作打下堅實的基礎 通過對墊板制件冷沖模的設計 我對沖裁模有了更為深刻的認識 特別是 這種沖孔落料拉深復合模具的設計 在模具的設計過程中也遇到了一些難以處 理的問題 雖然設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 卸件機構選用 工 作零件距離的調整 都可以進行進一步的完善 使生產效率提高 歷經近幾個月的畢業(yè)設計即將結束 敬請各位老師對我的設計過程作最后 檢查 在這次畢業(yè)設計中通過參考 查閱各種有關模具方面的資料 請教各位 老師有關模具方面的問題 并且和同學的探討 模具設計在實際中可能遇到的 具體問題 使我在這短暫的時間里 對模具的認識有了一個質的飛躍 從陌生到開始接觸 從了解到熟悉 這是每個人學習事物所必經的一般過 程 我對模具的認識過程亦是如此 經過近三個月的努力 我相信這次畢業(yè)設 計一定能為三年的大學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 在這次設計過程中得到了老師以及許多同學的幫助 我受益匪淺 在此 再次感謝各位老師特別是我的指導老師于老師在這一段時間給予無私的幫助和 指導 并向他們致于深深的敬意 對關心和指導過我各位老師表示衷心的感謝 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 26 參考文獻 1 原紅玲 于智宏主編 沖壓工藝與模具設計 M 機械工業(yè)出版社 2010 8 1 2 翟德梅 段微峰主編 模具制造技術 M 化學工業(yè)出版社 2005 5 3 閻亞林 主編 沖壓與塑壓成型設備 M 高等教育出版社 2010 4