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江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院
學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）
論 文 題 目： 《 角墊片模具設(shè)計》
作 者：
指 導(dǎo) 教 師：
所 學(xué) 專 業(yè)：
班 別：
學(xué) 號：
完 成 日 期：
目 錄
摘要......................................................................3
前言 3
第一章 工件的工藝性分析 4
1.1沖壓件的工藝性分析 4
1.2確定工藝方案 5
第二章 主要工藝參數(shù)計算 7
2.1 畫排樣圖 7
2.2 材料利用率計算 7
2.3計算沖壓力 8
2.3.1沖孔力的計算 8
2.3.2落料力的計算 8
2.3.3卸料力的計算 9
2.3.4推件力的計算 9
2.3.5總沖裁力的計算 9
2.4計算壓力中心 9
2.5選擇沖壓設(shè)備 10
第三章 主要工作部分尺寸計算 11
3.1落料模尺寸計算 11
3.2沖孔模尺寸計算 11
第四章 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
4.1落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
4.2沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定板、卸料板的選取 13
4.3落料凸模與沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
4.4模架的選擇 15
4.5推件裝置的選擇 15
4.6條料送進(jìn)和定位方式的選擇 15
第五章 校核壓力機(jī)安裝尺寸 16
第六章 總結(jié) 17
角墊片模具設(shè)計
摘 要
本次設(shè)計了一套落料、沖孔的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析。經(jīng)過工藝分析和對比，采用落料、沖孔工序、通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定壓力機(jī)的型號。在分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計的模具。得出將設(shè)計的模具類型后將模具的各工作零部位設(shè)計過程表達(dá)出來。
在文檔中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設(shè)計，完成了材料利用率的計算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零件圖的裝配圖。
本次設(shè)計闡述了沖壓倒裝復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作過程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度個生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：沖壓模，復(fù)合膜，連接片，沖裁間隙
前 言
零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計的依據(jù)，而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計又是實現(xiàn)工藝過程的可靠保證，若沖壓工藝有所改動，往往會造成模具的返工，甚至報廢，沖裁同樣的零件，通?？梢圆捎脦追N不同方法，工藝過程設(shè)計的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，生產(chǎn)上高效，使用上安全可靠的原則，是零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項技術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。
沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強(qiáng)度大、勞動量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價值。
沖壓靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或
分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有60％～70％是板材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。
沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級，且精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加[工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。
第一章 工件的工藝性分析
1.1沖壓件的工藝性分析
制件如圖1-1所示，材料為Q235號鋼，厚度2mm，制件尺寸精度為IT9級，為大批量生產(chǎn)。
圖1-1 角墊片
根據(jù)工件的材料、厚度、形狀尺寸，在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計過程時，從以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析：
（1）孔徑是否太小，太小會導(dǎo)致凸模強(qiáng)度不夠。
（2）該工件有兩道工序完成，是否應(yīng)分兩個工位完成，還是一個工位完成，哪種方法能更好的保證達(dá)到加工的要去，值得考慮；
（3）這里是大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證有一定的模具壽命。
（4）該模具的落料凹模形狀較復(fù)雜，應(yīng)注意它的制造工藝和精度。
1.2確定工藝方案
根據(jù)工件的工藝分析，其基本工序有沖孔、落料兩種，按其先后順序組合，可得如下三種方案：
（1）落料——沖孔，單工序模；
（2）沖孔——落料，連續(xù)模；
（3）沖孔、落料，復(fù)合模；
方案(1)屬于單工序模沖壓，由于工件生產(chǎn)批量較大，尺寸較小，這種方案生產(chǎn)率低且操作不安全，不適用。
方案(2)屬于連續(xù)模沖壓，此方案雖容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，但價格與工位成比例上升，需分別設(shè)計配套模具，在本題中不是最適合的沖裁方案。
方案(3)屬于復(fù)合模沖壓，此方案與前兩種相比更適合，兩道工序能在同一工位里完成，操作簡單，復(fù)合生產(chǎn)要求，故此方案最為合適。
第二章 主要工藝參數(shù)計算
2.1 畫排樣圖
圖2-1 排樣圖
因為工件的形狀比較復(fù)雜，且加工起來比較困難，為了能加工出最好的產(chǎn)品，在此采取單排的排樣方案如圖2-1所示。由文獻(xiàn)[1]表3-3，搭邊尺寸a的取值，得a＝3mm，a1＝2mm。
從排樣圖中可知：條料寬度B=222.37mm，送料步距為：H=76.36mm。這樣排樣將只有一個工位，將落料和沖孔兩道工序復(fù)合在一起，先沖孔，后落料。
2.2 材料利用率計算
由文獻(xiàn)[2]材料利用率的計算公式為:
η＝nA/bh×100%
式中 η——材料的利用率；
n——一個步距內(nèi)的制件數(shù)；
A——制件的面積，A＝12916mm2；
b——板料寬度(mm)；
h——排樣的步距(mm)
η＝[12916/(222.73×76.36) ×100%≈76.07%
2.3計算沖壓力
2.3.1沖孔力的計算
F沖＝nltσb
式中 F沖——沖孔力(KN)；
n——一個步距內(nèi)的制件數(shù)；
l——制件內(nèi)輪廓周長(mm)；
t——板料厚度(mm)；
σb——材料的抗拉強(qiáng)度，460MPa；
l＝2×14π＝87.92mm；
F沖＝87.92×2×460＝80.89KN
2.3.2落料力的計算
F落＝nltσb
式中 F落——落料力(KN)；
n——一個步距內(nèi)的制件數(shù)；
l——制件外輪廓周長(mm)；
t——板料厚度(mm)；
σb——材料的抗拉強(qiáng)度，460MPa；
l＝40×1.41+2×42+2×91+2×133＝588.4mm；
F落＝588.4×2×460＝541.33KN
2.3.3卸料力的計算
F卸＝KP
式中 F卸——卸料力(KN)；
K——卸料力系數(shù)，由文獻(xiàn)[2]表3-13得K取0.05；
P——沖裁力(KN)；
F卸＝0.05×(541.33+80.89) ＝31.46KN
2.3.4推件力的計算
F推＝KP
式中 F推——推件力(KN)；
K——推件力系數(shù)，由文獻(xiàn)[2]表3-13得K取0.05；
P——落料力(KN)；
F卸＝0.05×541.33＝27.07KN
2.3.5總沖裁力的計算
F總＝ F沖+F落+F卸+F推＝80.89+541.33+31.46+27.07＝680.75KN
2.4計算壓力中心
圖2-2 壓力中心分析圖
因為該工件為軸對稱零件，所以其重心在對稱中心線上，計算壓力中心時僅考慮如圖2-2所示X方向的值。
∑lx＝l1×x1+l2×x2+l3×x3+l4×x4
＝133×47.02+42×108.89+14.14×123.74+14π×101.12
＝17024.48
∑l＝l1+l2+l3+l4=133+42+14.14+14π＝233.08
Yc＝∑lx/∑l
＝17024.48/233.08
≈73.04mm
2.5選擇沖壓設(shè)備
依據(jù)文獻(xiàn)[3]表7-4開式雙柱可傾壓力機(jī)(部分)參數(shù)，初選壓力機(jī)型號規(guī)格為J23-100。它具有工作臺三面敞開，操作方便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。該壓力機(jī)與模具設(shè)計的有關(guān)參數(shù)為：
公稱壓力：1000KN
滑塊行程：140mm
最大閉合高度：400mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：110mm
工作臺尺寸：900mm×600mm
工作臺板厚度：50mm
模柄孔尺寸：φ60mm×75mm
第三章 主要工作部分尺寸計算
根據(jù)文獻(xiàn)[2]表3-6得，間隙值Zmin＝0.28mm，Zmax＝0.40mm。
3.1落料模尺寸計算
由文獻(xiàn)[1]的公式4-2和表4-3及文獻(xiàn)[3]的表1-20可得到落料凸、凹模的基本尺寸計算公式、凸凹模尺寸系數(shù)(x)和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值(Δ)，工件尺寸如圖4-1所示。
因模具的制造精度應(yīng)比工件高3-4級，所以設(shè)模具的制造精度為IT6級，則有：
工件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
校核： δ凸＋δ凹≤Zmax－Zmin＝0.40－0.28＝0.12mm
經(jīng)校核表中凸、凹模的尺寸偏差均符合要求，即所選的δ凸、δ凹合適。
3.2沖孔模尺寸計算
對于孔沖裁凸模、凹模的制造公差可由文獻(xiàn)[3] 的表1-20查得δ凸＝0.011mm，δ凹＝0.011mm，則：
＝
＝
校核： δ凸＋δ凹≤Zmax－Zmin＝0.40－0.28＝0.12mm
證明所選的δ凸、δ凹合適
由文獻(xiàn)[3]的表2-13得，對于孔心距L＝140.1±0.06
L凹＝(140.1＋0.5×0.06) ±0.06/8＝140.04±0.0075(mm)
第四章 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計
模具的零件及結(jié)構(gòu)，主要由上模、下模座、落料凹模、落料凸模、沖孔凸模、卸料板、固定板和墊板等零件組成。
4.1落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
雖然工件形狀較復(fù)雜，但為了方便設(shè)計，凹模采用整體式凹模，具體結(jié)構(gòu)如凹模零件圖所示，由文獻(xiàn)[2]的表3-21與表3-22可知落料凹模壁厚C為45-58mm，取C＝45mm；凹模的長度與寬度L×B＝315×250mm。
由文獻(xiàn)[2]的凹模經(jīng)驗公式得凹模最小厚度為：
H凹=＝＝37.23mm
取落料凹模的厚度為40mm
4.2沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定板、卸料板的選取
沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式為直通式，具體結(jié)構(gòu)如沖孔凸模的零件圖所示，固定板與凸模的采用基軸制過盈配合()，卸料板與凸模之間的單邊間隙為0.4mm，凸模的長度計算公式為：
L=h1+h2+h3+h
式中 L——凸模長度(mm)；
h1——固定板厚度，為0.7 H凹＝28mm；
h2——卸料板厚度18mm；
h3——導(dǎo)料板厚度或料厚(mm)；
h——附加長度，一般取15-20mm，這里取20mm；
則 L＝28﹢18﹢2﹢20＝68mm
4.3落料凸模與沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
落料凸模與沖孔凹模為一整體，具體結(jié)構(gòu)如零件圖所示。
圖4-1 落料凸模
圖4-2 落料凹模
4.4模架的選擇
凹模尺寸確定后可參照文獻(xiàn)[4]的表22.3-46選取滑動導(dǎo)向后導(dǎo)柱模架400mm×355mm×195mm-240mm/GB/7181.1-1995。
上模座：315mm×250mm×40mm 材質(zhì)為HT200
下模座：315mm×250mm×50mm 材質(zhì)為HT200
導(dǎo)柱： 32h5×190mm 材質(zhì)為Mn鋼
導(dǎo)套： 32H5×100mm×38mm 材質(zhì)為Mn鋼
4.5推件裝置的選擇
推件裝置選取帶有彈性元件和推桿的推件裝置，推力均勻，安全可靠，如裝配圖所示。
4.6條料送進(jìn)和定位方式的選擇
選用擋料銷作為定位裝置，保證條料送進(jìn)的步距，擋料銷為活動擋料裝置；選用導(dǎo)料銷作為Y方向的定位，保證條料送進(jìn)平直。
第五章 校核壓力機(jī)安裝尺寸
由前文所知，所選的模座外形尺寸為400mm×355mm，閉合高度195mm-240mm，由所選的壓力機(jī)工作臺尺寸900mm×600mm，最大閉合高度400mm，封閉高度調(diào)節(jié)量為110mm，由文獻(xiàn)[2]表2-5可得所加墊板厚度為100mm，則符合安裝要求，所選模柄孔尺寸與本副模具相符。
第六章 總結(jié)
通過對角墊片模具的設(shè)計，對常用成型模具過程中對模具的工藝要求有了更深一層
的理解，掌握了成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計計算方法，對獨(dú)立設(shè)計模具具有了一次新的鍛煉。在模具制造的加工工藝，來編寫加工工藝卡片。
在設(shè)計過程中充分利用了各種可以利用的方式，同時在反復(fù)的思考中不斷深化對各種理論知識的理解，在設(shè)計的后一階段充分利用CAD,UG軟件就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。
以計算機(jī)為手段，專用模具分析設(shè)計軟件為工具設(shè)計模具。軟件可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中模架尺寸，金屬材料數(shù)據(jù)庫及加工參數(shù)，通過幾何造型及圖形變換可得到模板及模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計。
模具CAD,UG技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計方式的革命，大大提高了設(shè)計效率，尤其是系列化或類似注射模具設(shè)計效率更為提高。
總之，通過畢業(yè)設(shè)計的又一次鍛煉完全清楚：充分利用CAD,UG技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，在模具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時在實際中不斷的積累經(jīng)驗，以設(shè)計出價廉物美的模具。
這次設(shè)計能順利完成，還得感謝張老師的精心指導(dǎo)。但錯誤之處在所難免，望批評指正，非常感謝！
致 謝
歲月如梭，三年的大學(xué)生涯眨眼而過，為能夠很好的檢驗這三年來的學(xué)習(xí)效果，綜合檢查測理論在實際應(yīng)用中的能力，而進(jìn)行了這次的設(shè)計，其實除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，把知識放到工作上，即此次設(shè)計的課題為角墊片模具。
這次畢業(yè)設(shè)計課題來源于生活，應(yīng)用廣泛，但成型難度大，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強(qiáng)對模具成型原理的理解，同時鍛煉對模具成型的設(shè)計和制造能力。
這次設(shè)計以角墊片模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程。能很好得達(dá)到學(xué)以致用的效果。在設(shè)計該模具的同時總結(jié)了以往模具設(shè)計的一般方法、步驟，模具設(shè)計中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯刀綜合應(yīng)用本次設(shè)計當(dāng)中來。在設(shè)計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了CAD,UG等技術(shù)，使用了Office等軟件，力求達(dá)到減小勞動強(qiáng)度，提高工作效率的目的。
這次設(shè)計中非常感謝同學(xué)及張老師的精心教誨。
參考文獻(xiàn)
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[2]楊海鵬；《模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程》，清華大學(xué)出版社，2011.5
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