接地片沖壓模具設計（全套含CAD圖紙）

接地片沖壓模具設計（全套含CAD圖紙）,接地,沖壓,模具設計,全套,cad,圖紙 摘要 沖壓成形是金屬成形中的一種重要的成形方法。本課題就是將生活中常見的一種連接器材接地片作為設計模型，利用沖壓成形的的相關知識作為理論依據(jù)，進行詳細的闡述相關的設計過程。 根據(jù)零件的尺寸、材料、生產方式等要求，對零件的工藝性進行分析，確定沖裁工藝形式，再通過工藝設計，確定沖裁件的排樣和材料利用率，再對沖裁件的沖壓力進行計算，初步確定壓力機的類型。然后計算刃口尺寸。最后，結合分析利用CAD進行繪圖，將模具的排樣圖，零件圖，以及裝配圖畫出來。 本次課題通過對零件的分析以及設計的沖壓模具，對我們三年來所學的知識進行了一個鞏固和升華，最終得到了一個很好的體現(xiàn)，使這份畢業(yè)設計能夠得到極大的提高。 關鍵詞：模具；沖壓成形；分離；壓力機 Ⅰ Abstract Stamping is also a important method of metal forming. This topic is to live in a common connection equipment grounding piece as a design model, using the related knowledge of stamping as theoretical basis, related in detail in this paper, the design process. According to the size of the parts, materials, production methods and requirements, the analysis of technology for parts, again through the process design, and stress calculation, the hedge cutting a preliminary determine the type of press. Then calculate blade size. Finally, combining with the analysis of the use of CAD for drawing, will die layout diagram, parts diagram, and assembly drawings. This topic through the analysis of the components and the design of stamping die, the knowledge we learned in three years for a consolidated and sublimation, finally got a very good reflected, for the completion of this graduation design is so smooth. Key words: Mould; stamping forming;?separate; press machine I Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 任務分析 2 2 零件的工藝分析 3 2.1 結構與尺寸的分析 3 2.2 尺寸精度與粗糙度 3 2.3 材料分析 3 2.4 生產綱領 3 2.5 結論 3 3 沖裁工藝方案的確定 4 4 確定沖裁模具總體結構設計 5 4.1 模具類型的選擇 5 4.2 操作方式與定位方法 5 4.3 卸料方式 5 4.4 出件方式 5 4.5 導向方式的確定 5 4.6模具模座及模架的選擇 5 5 沖裁工藝設計分析 6 5.1 排樣分析 6 5.2 利用率計算 6 5.3 沖壓力與壓力中心的計算 8 5.3.1 沖裁力 8 5.3.2 卸料力、推件力、頂出力 8 5.3.3 壓力機的選擇 9 6沖裁間隙的確定 10 7 模具結構零件的設計 12 7.1 凸、凹模刃口尺寸設計的基本原則 12 7.2 凸凹模刃口尺寸 12 8 模具的總裝配圖與零件分析 15 8.1凹模設計 15 8.2 模具裝配圖紙的繪制 15 8.3 模具零件圖紙的繪制 17 9 結論 19 致 謝 20 參考文獻 21 前 言 沖壓技術在如今的工業(yè)生產中得到了十分廣泛的應用，沖模也成為如今沖壓工藝中不可或缺的一部分。隨著沖壓件在機械、電子、儀器儀表、家電、玩具、生活日用品等領域中占得比重不斷增加，沖壓模具也得到了極大的發(fā)展。如今的大勢就是全球工業(yè)制造業(yè)重心向亞洲地區(qū)傾斜，而中國更是一個人口大國，必定將要向著世界級的制造業(yè)基地的目標逐步邁進。 大學三年光陰，在不知不覺中落下帷幕。作為一個模具設計與制造專業(yè)的學生，在大學最后的時間，設計一套沖壓模具，作為大學三年來的一個滿意答卷，是必不可少的。 這次設計的是生活中常見的一個接地片的沖壓模具?？紤]到零件結構比較簡單，所以采用的是級進模沖裁。所謂級進模，就是在一套模具中完成全部所有加工的加工方式。只要合理安排工序，就不需要在意沖裁件的復雜程度，都可以只用一套模具進行加工。 由于是第一次獨立設計出一套模具，所以難免有所錯漏，希望能得到各位老師的諒解，并給予指導改正，本人深表感謝。 1 任務分析 材料及板厚：SPCC鋼，t=0.2mm 零件圖：見圖1-1和圖1-2所示零件 （接地片） 生產批量：大批量 未注公差：按IT14級確定 圖1-1 接地片草圖 圖1-2 接地片立體圖 2 零件的工藝分析 2.1 結構與尺寸的分析 如圖1所示，零件為接地片，該工件外形尺寸要求不高，但是對毛刺方向有一定的要求，分析發(fā)現(xiàn)，先沖孔，沖切廢料，后落料才能達成。所以采用一出一的排樣方式。 2.2 尺寸精度與粗糙度 如圖1所示，零件未標注公差，所以具體尺寸公差根據(jù)“入體原則”和IT14級精度得。查表可得，各尺寸的公差分別為： 零件外形：3，7，12，17 零件內形：R1±0.125，4。9 孔心間距：12±0.215 由于此次沖裁件的要求精度不高，普通沖裁就可以達到要求。 因為接地片沖裁不是關于斷口粗糙度要求,所以不用考慮粗糙度的要求，取Ra3.2就好。 2.3 材料分析 由任務分析可知，沖裁件使用的材料為SPCC鋼，也叫普通碳素結構鋼冷軋板，俗稱冷板。冷軋板的力學性能和加工性能均優(yōu)于熱軋薄鋼板?？估瓘姸?70兆帕，伸長率為36%。 力學性能：鋼板能承受一定強度的彎曲而不開裂，具有較良好的力學性能，其抗拉強度為270兆帕。 表面質量：鋼板表面應該沒有坑、裂紋之類的缺陷，也沒有劃痕，無銹跡。 2.4 生產綱領 大批量生產，適合沖壓加工 2.5 結論 可以沖裁 3 沖裁工藝方案的確定 關于沖裁工藝方案有以下幾種。 第一，可以將落料和沖孔結合起來，采用復合模結構進行生產。這樣的好處是只要一個模具，生產效率即高效又方便，適合需要大批量生產的沖裁件。 第二，可以先落料，然后再沖孔，利用單工序模生產。這樣做結構就相對比較簡單，制造成本和難度都不算高，但是需要兩套模具，生產效率就不高，且機床的占用率很高，很難滿足大批量生產的需要。 第三種就是將沖孔和落料連續(xù)起來，在一套模具，一個工序里進行，利用級進模方式。這樣做的好處就是也僅僅需要一套模具，它的制造精度也能達到要求，生產效率高。適合大批量沖裁件的生產。 根據(jù)我們的產品排樣方式來看，我們采用第三種方式沖裁比較方便，如圖3，我們可以先沖直徑為1.5的導正孔，然后沖兩個直徑為2的圓孔，接著沖一個工字形，這邊都是沖孔，接著采用落料，直接來一個方形的落料，使我們的成品直接落料，得到一個成品。 圖3 排樣圖 4 確定沖裁模具總體結構設計 4.1 模具類型的選擇 級進模也是一種多工序沖模。但與復合模不同的是，在一次工作行程中，對模具的不同位置進行多步沖壓工藝。整個制件的成形在坯料連續(xù)送進的過程中逐步完成的，所以又稱為連續(xù)模。級進模不僅可以完成沖裁過程，而且可以完成成型工藝，甚至是裝配工藝，生產效率高。所以本次沖裁方式選用級進模沖裁。 4.2 操作方式與定位方法 根據(jù)條料的尺寸，雖然生產規(guī)模比較大，但合理安排生產，采用人工送料的方式也能達到要求。而且還能節(jié)約成本，達到較高的經濟效益。為了保證零件的精度，對導料板和導向銷組合定位。 4.3 卸料方式 根據(jù)零件沖裁的尺寸和精度要求，采用了彈性卸料裝置進行卸料。彈性卸料裝置既起卸料作用，又起壓料作用，所以得到的零件的質量較高，平直度也高。因為沖裁件的結構比較簡單，所以可以采用彈性橡膠卸料。 4.4 出件方式 由于沖裁件結構簡單，也為了提高產品的生產率，我們可以讓沖裁件和廢料直接又凹模刃口掉落的出件方式。 4.5 導向方式的確定 導向也是沖模模具的及其重要的組成部分，能夠確保上、下模的精確定向運動，使模具工作正常。所以為了方便沖裁的正常進行，采用導柱、導套導向。 4.6 模具模座及模架的選擇 模架是沖裁模具用來安裝和固定模具相關組件的基礎骨架，必須要保證各零件相對位置的正確，安裝的穩(wěn)定、牢固。本次選用標準模架，因為可以直接采購獲得，且精度和質量都有保證，能夠極大的縮短模具了的制作周期，并降低生產成本。 模座是沖裁模最基本的支承零件，其他所有的零件都直接或者間接的安裝在模座上，所以具有一定的抗壓強度和剛度。選用材料為HT200。 5 沖裁工藝設計分析 5.1 沖裁件排樣分析 所謂排樣，就是指沖裁件在條料、帶料或者面板上的布置方式。合理的排樣可以極大的提高材料的利用率，提高生產，讓模具壽命得到極大的延長。 經考慮操作方便、保證尺寸精度要求，采用有廢料排樣。如排樣圖5-1,5-2所示。 圖5-1 排樣圖A 圖5-2 排樣圖B 工步排樣設計： 工位①：沖導正銷孔； 工位②：沖兩個?2.0mm的小圓孔； 工位③，工位④：：沖切廢料； 工位⑤：空工位； 工位⑥：落料。 5.2 利用率計算 表5-1 搭邊值和側邊值的數(shù)值 注：表中數(shù)據(jù)使用于低碳鋼，對于其他材料。應將表中數(shù)據(jù)乘以下列系數(shù)：中等硬度鋼0.9，硬鋼0.8，非金屬材料1.5~2。 方案A: B——料寬；22 S——步距：條料每次前進的距離。14 a,a1——搭邊：排樣時相鄰兩個沖裁件之間及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料[2]。a=2, a1=2.5 材料利用率——指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比[2]。 η=(A/BS）×100% =（189/308）×100% =61.4% 方案B: B——料寬；18 S——步距： 19 a,a1——搭邊： a=2, a1=2.5 材料利用率—— η=(A/BS）×100% =（189/342）×100% =55.3% 在成本計算中，材料費用在沖裁件成本中占一半以上。因此，如何合理分配零件的占用，提高利用率，是排樣設計所必須考慮的。 所以，選用A方案 5.3 沖壓力與壓力中心的計算 5.3.1 沖裁力 一般平刃口模具沖裁時，沖裁力按下式計算： F=KLtτb 式中　　F—沖裁力(N)； L—沖裁周邊長度（mm）； 　　　　t—材料厚度（mm）； 　　　　τb—材料抗剪強度（MPa）； 　　　?。恕禂?shù)，一般取K=1.3; 根據(jù)零件圖，利用CAD 軟件，求出沖裁件周邊長度L=60mm，因為選用的材料為SPCC, 抗拉強度為=270MPa,材料厚度t=0.2mm，沖裁力也可按F=Lt ，所以F=60x0.2x270=3240N 5.3.2 卸料力、推件力、頂出力 影響卸料力、推件力和頂件力的因素有很多，要精確計算是比較困難的。在實際生產中，我們常采用經驗公式計算： Fx=KxF FT=nkTF FD=kDF 式中 Fx、FT 、FD ——分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)、和頂件力系數(shù)，其值見表5-3 表5-3 卸料力、推件力、頂出力的系數(shù) F——沖裁力 n——同時留在凹模內的沖件（或廢料）數(shù)，n=h/t(h為凹模洞口的直刃壁高度，t為材料厚度) Fx= KxF=0.05x3240=162N FT= nkTF=15x0.063x3240=3061.8N FD= kDF =0.08x3240=259.2N 5.3.3 壓力機的選擇 經上分析,結合采用的是彈性卸料裝置和下出料的方式，所以， 模具的總壓力=F+ FT =3204+3061.8=6265.8N 壓力機的公稱壓力必須大于1.1～1.3倍的總壓。即 P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3)X6265.8=6892.38N=7KN 所以壓力機可選型號為J23-6.5 6 沖裁間隙的確定 沖裁間隙還對沖裁件尺寸精度、沖壓力、卸料力、頂件力、推件力等有顯著影響。一套模具壽命受多種因素影響，其中間隙是最重要的因素之一。 沖裁加工時必須使沖裁間隙在合理的范圍之內。因為模具在使用時會產生一定的磨損從而增加間隙，所以在設計和制造模具時應該取合理間隙的偏下值。一般情況下，確定合理的間距的方法有理論確定和經驗確定兩種方法。 在我們日常生產中使用理論方面的東西很不方面，主要用來確定相互之間的一些關系，比如說間隙與材料厚度之間的關系等等。我們在日常生產中確定間隙的采用的最多的方法是用經驗法來確定，極大節(jié)省了所需時間。 一般按材料性能和厚度來選擇模具初始間隙。查得材料SPCC和Q195-215A在性能，力學方面差不多。根據(jù)表6-1，最小雙面間隙Zmin=0.012mm，最大雙面間隙Zax=0.016mm。 表6-1 沖裁模初始雙面間隙 材料厚度（mm） 軟鋁 紫銅、黃銅、軟銅 杜拉鋁、中等硬鋼 硬鋼 (0.08-0.2)%C (0.3-0.4)%C (0.5-0.6)%C Zmin Zax Zmin Zax Zmin Zax Zmin Zax 0.2 0.008 0.012 0.010 0.014 0.012 0.016 0.014 0.018 0.3 0.012 0.018 0.015 0.021 0.018 0.024 0.021 0.027 0.4 0.016 0.024 0.020 0.028 0.024 0.032 0.028 0.036 0.5 0.020 0.030 0.025 0.035 0.030 0.040 0.035 0.045 0.6 0.024 0.036 0.030 0.042 0.036 0.048 0.042 0.054 0.7 0.028 0.042 0.035 0.049 0.042 0.056 0.049 0.063 0.8 0.032 0.048 0.040 0.056 0.048 0.064 0.056 0.072 0.9 0.036 0.054 0.045 0.063 0.054 0.072 0.063 0.081 1.0 0.040 0.060 0.050 0.070 0.060 0.080 0.070 0.090 1.2 0.050 0.084 0.072 0.096 0.084 0.108 0.096 0.120 1.5 0.075 0.105 0.090 0.120 0.105 0.135 0.120 0.150 1.8 0.090 0.126 0.108 0.144 0.126 0.162 0.144 0.180 2.0 0.100 0.140 0.120 0.160 0.140 0.180 0.160 0.200 2.2 0.132 0.176 0.154 0.198 0.176 0.220 0.198 0.242 2.5 0.150 0.200 0.175 0.225 0.200 0.250 0.225 0.275 2.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.280 0.252 0.308 3.0 0.180 0.240 0.210 0.270 0.240 0.300 0.270 0.330 3.5 0.245 0.315 0.280 0.350 0.315 0.385 0.350 0.420 4.0 0.280 0.360 0.320 0.400 0.360 0.440 0.400 0.480 4.5 0.315 0.405 0.360 0.450 0.405 0.490 0.450 0.540 7 模具結構零件的設計 7.1 凸、凹模刃口尺寸設計的基本原則 沖裁件的精度主要取決于模具的刃口尺寸精度、正確的設計尺寸及偏差，是沖裁模設計的一項重要工作。 在測量和使用過程中的沖裁，基準一般取光面尺寸。順利沖裁是模切擠壓產生的材料的切割邊緣的結果。所以，關于刃口尺寸計算時，得分情況考慮，主要就是落料和沖孔這兩種情況，且需要注意以下幾點： （1）在落料時，基準選取凹模刃口尺寸，在凸模上選取合適的間隙；而在落料時模，基準一般選取凸模刃口尺寸，在凹模上選取合適的間隙值。 （2）關于刃口基本尺寸的確定，得依照沖裁的性質，間隙等關系來最終確定，必須要確保在使用之后磨損的情況下還要達到公差的要求。 7.2 凸凹模刃口尺寸 計算公式 落料：設工件尺寸為 =（-） =（-）=（--） 沖孔：設工件孔的尺寸為 =（+） =（+）=（++） 式中：，——沖孔時凸凹模直徑 ，——落料時凸凹模尺寸 ——工件最小的孔徑 ——工件最大的外徑 表7-1 規(guī)則圖形（圓形、矩形）沖裁時凸、凹模刃口尺寸的制造公差（mm） 公稱尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 -0.020 +0.020 >18~30 -0.020 +0.025 >30~80 -0.020 +0.030 >80~120 -0.025 +0.035 >120~180 -0.030 +0.040 >180~260 -0.030 +0.045 >260~360 -0.035 +0.050 >360~500 -0.040 +0.060 >500 -0.050 +0.070 表7-2 刃口磨損系數(shù)x 表7-3 凸凹模刃口尺寸 制件 尺寸 制件公差△ 刃口磨損凸模尺寸變化 刃口磨損系數(shù)x 刃口尺寸公差 刃口尺寸計算 3 0.25 變大 0.5 、；0.02 凹模：A1=（3-0.5x0.25）=2.875 凸模：A1’=(2.875-0.012) =2.863 7 0.36 變大 凹模：A2=（7-0.5x0.36）=6.82 凸模：A2’=(6.82-0.012) =6.808 12 0.43 變大 凹模：A3=（12-0.5x0.43）=11.785 凸模：A3’=（11.7855-0.012) =11.773 17 0.43 變大 凹模：A4=（17-0.5x0.43）=16.785 凸模：A4’=(16.785-0.012) =16.773 R1±0.125 0.25 變小 凹模：A5=R（1+0.5x0.25）=R1.125 凸模：A5’=R(1.125+0.012) =R1.131 4 0.30 變小 凹模：A6=（4+0.5x0.30）=4.15 凸模：A6’=(4.15+0.012) =4.162 9 0.36 變小 凹模：A7=（9+0.5x0.36）=9.18 凸模：A7’=(9.18+0.012) =9.129 12±0.215 0.43 不變 _____ _____ C=12±0.012 8 模具的總裝配圖與零件分析 8.1 凹模設計 凹模洞口常見的有如下幾種類型，如圖8-1， 圖8-1 凹模洞口類型 因為a圖凹模洞口制造方便，刃口的強度比較高，刀磨之后其工作尺寸基本保持變，所以本次設計采用a圖的凹模洞口形式。 8.2 模具裝配圖紙的繪制 本模具為了保證模具的上、下模導向的精確性而采用的是對角型導柱、導套。為了加工方便，縮短模具的制作周期，降低成本，而采購的標準模架。 裝配圖如8-2所示： 1-下模座 2-凹模板 3-導柱 4-銷釘 5-導料板 6-螺釘 7-卸料板 8-橡膠 9-導套 10-凸模固定板 11-上模座 12-螺釘 13-銷釘 14-模柄 15-銷釘 16-螺釘 17-卸料螺釘 18-凸模 19-凸模 20-凸模 21-凸模 22-導柱 23-導套 24-導正銷 圖8-2 模具總圖 8.3 模具零件圖紙的繪制 本次設計模具，其凸模、凹模板都是采用的Cr12，Cr12模具鋼力學性能較好，比如說淬透性、耐磨性。 凸模固定板、導料板、凹模板、卸料板等采用的是45鋼，45鋼冷具有較強的強度，在熱處理之后，其塑性、韌性等力學性能會得到極大的提升。 圖8-3 凸模固定板 圖8-4 凹模板 （其他零件詳見附錄圖紙） 9 結論 歷時六個多月，作為大學里的最后一個環(huán)節(jié)——畢業(yè)設計，到此就全部結束了。這是對我們三年來所學知識的一個總結與概括，也是對所學知識與技能的一個檢驗與綜合運用。 這次設計，我熟練的運用機械制圖、機械設計、冷沖壓模具設計等專業(yè)知識與原理，利用Auto CAD、UG等軟件對零件進行分析與設計，在設計過程中，也對這些知識有了一個重復理解與學習的過程。當然也遇到了一些問題，畢竟還是新手，但是通過查閱、參考關于沖壓模具設計方面的資料，對老師關于設計方面的咨詢，特別是對模具設計在實際操作過程中可能遇到的問題有了一個詳細的了解。在這段時間里，我對沖壓模具有了一個更為詳細的了解。 我們每個人在認識事物方面都會有三個階段，從陌生到接觸，從接觸到了解，再從了解到熟悉，這是我們每個人都要經歷的，關于模具于我，也是這樣。從最開始的懵懂，到現(xiàn)在的設計，經歷了太多，這三年的時光，我們沒有虛度，學到了很多，必定值得永久珍藏回味。 時代在發(fā)展，科技在進步，我相信我一定能將我所學，成功的運用到以后的工作實際中去。 致 謝 設計的過程永遠都是充滿艱辛的，但結果總是讓人欣慰。在此特別要感謝老師對我的細心指引與教導。老師從選題，到構思，再到相關資料的查詢以及最終的定稿都在細心指導。正因為他的指導，我才能得以如此成功的完成這份畢業(yè)設計，而且大學三年來，是老師帶領我們走進模具的殿堂，從開始的陌生，到懵懂，到熟悉，都是老師在悉心的對我們指導，所以在此表示衷心的感謝！同時還要感謝我的同學們，三年的生活，是你們讓我感到溫暖，你們的無私幫助也是我能夠順利完成這份畢業(yè)設計的原因所在，在這里向你們表示衷心的感謝！最后，感謝百忙之中參加答辯的各位評審老師們，謝謝你們！ 參考文獻 [1] 金建龍.沖壓模具排樣工藝圖冊(多工位級進模) .北京：化學工業(yè)出版社，2013. [2] 丁友生.冷沖模設計與制造（第二版）.杭州：浙江大學出版社，2011. [3] 陳一能．《新編模具鋼應用經驗手冊》 .力明出版社，2010年. [4] 翁其金.沖壓工藝與沖模設計.北京：機械工業(yè)出版社，2011. [5] 鐘翔山.沖壓模具設計技巧、經驗及實例.北京：化學工業(yè)出版社，2011. [6] 候書林.機械工程實訓.北京：北京大學出版社，2015． [7] 時海芳.材料力學性能.北京:北京大學出版社，2015． [8] 匡和碧.沖壓模具設計實用教程.北京：化學工業(yè)出版社，2014． [9] 田光輝.模具設計與制造.北京:北京大學出版社，2015． [10] 于愛武.機械加工工藝編制與實施.北京，北京大學出版社，2014. 19