2549 墊板的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
2549 墊板的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì),墊板,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 1 頁 共 32 頁1 緒論模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備.先進(jìn)國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè).我國1998年3月在《國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要位置.目前,我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位.沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%.隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛、洛陽中國生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請各位老師指正。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 2 頁 共 32 頁2 制件的工藝性分析工件名稱：墊板生產(chǎn)批量：大批量河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 3 頁 共 32 頁材料：A3厚度：0.5mm工件簡圖見圖 1圖 1 制件圖制件的總體分析工藝性：墊板屬于中等尺寸零件，料厚 0.5mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一圖示零件材料為 A3 鋼，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。因此零件外形可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：φ4.5mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 4 頁 共 32 頁3 工藝方案的確定墊板零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料——沖孔復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 5 頁 共 32 頁方案三：沖孔——落料級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)方案一：生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。方案二：沖壓生產(chǎn)率較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化，自動(dòng)化難，制件和廢料排除較復(fù)雜，另外復(fù)合模制造的復(fù)雜性和價(jià)格較高。方案三：只需要一副模具，生產(chǎn)率高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成多個(gè)工序，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，沖模的制造復(fù)雜性和價(jià)格低于復(fù)合模，精度也可也得到保證。通過上述三個(gè)方案的比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三更佳。4 主要工藝參數(shù)計(jì)算4.1 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高墊板零件設(shè)計(jì)為單向排列，采用直排的排樣方案（如圖 2 所示）河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 6 頁 共 32 頁圖 2 排樣圖4.1.1 確定搭邊與搭肩值搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的查表而取最小搭邊值為 a=1.0mm 和 b=1.2mm 表 1 最小搭邊值圓形或圓角 r＞2t 的工件矩形邊長 L＜50mm 的工件矩形邊長 L≥50mm 或圓角 r≤2t 的工件材料厚度t工件間 a 側(cè)面 a 工件間 a 側(cè)面 a 工件間 a 側(cè)面 a＜0.25 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.00.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.50.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.00.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.81.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 7 頁 共 32 頁4.1.2 計(jì)算送料步距和條料的寬度 條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由B-0Δ= 〔D max+2a＋C〕 0-Δ Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值 c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得 C＝0.5代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 31.9mm。導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)料板間距離為 32.4mm。 4.1.3 計(jì)算材料的利用率：材料利用率 的計(jì)算公式為 ?= %10?BlnA式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm 2;n—板料（或條料.帶料）上沖壓件的數(shù)量；B—條料（或條料.帶料）寬度，mm; L—板料（或條料.帶料）長度， mm若取工件 n＝20 件，則料長L=20D+19b+2b=20×29+19×1+2×1=601mm所以條料規(guī)格為 601×31.9×0.5所以材料的利用率為河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 8 頁 共 32 頁＝＝66％?2203.14(5)10%6.9???4.2 沖壓力的計(jì)算并初步選取壓力機(jī)的噸位4.2.1 沖裁力的計(jì)算沖裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力 F 按下式計(jì)算：F=KLtΓb沖裁力公式為 P＝P 孔 +P 落式中 P—沖裁力P 孔 —沖孔沖裁力P 落 —落料沖裁力表 2 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)料厚/mm K 卸 K 推 K 頂≤0.1 0.06～0.09 0.1 0.14＞0.1～0.5 0.04～0.07 0.065 0.08＞0.5～2.5 0.025～0.06 0.05 0.06＞2.5～6.5 0.02～0.05 0.045 0.05鋼＞6.5 0.015～0.04 0.025 0.03純銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09鋁、鋁合金 0.03～0.08 0.03～0.07河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 9 頁 共 32 頁① 沖孔沖裁力 P 孔P 孔 ＝K tτL孔式中 K—系數(shù)，查表取 K＝1.3—沖孔周長，L＝3.14×4.5＝14.13mm孔t—材料厚度，t＝0.5mmτ—材料抗剪強(qiáng)度，MPa，查手冊 A3 鋼 τ＝（370～460）MPa，取 τ＝400 MPa所以 P 孔 ＝K tτ＝1.3×14.13×0.5×400＝3673.8NL孔取 P 孔 ＝3.68KN② 落料沖裁力 P 落P 落 ＝K tτL落式中 —落料件外形周邊尺寸落＝3.14×29－12＋3.14×6＝97.9mm落所以 P 落 ＝KLtτ＝1.3×97.9×0.5×400=25454N取 P 落 ＝25.5KN4.2.2 卸料力、推件力及頂件了力的計(jì)算：卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 Px河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 10 頁 共 32 頁P(yáng)x＝ P 落K式中 Px—卸料力—卸料系數(shù)，查表 ＝0.04～0.05，取 ＝0.045xKxK所以 Px＝0.045×25.5＝1.15KN 推料力 t＝ P 孔 nttK式中 —推料系數(shù),查表取 =0.055t tn—同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取 n=10所以 =0.055×3.68×10=2.024KNt頂件力 dP= (P 孔 ＋P 落 ）K式中 —頂件力d=頂件系數(shù),查表取 =0.06dK所以 =0.06×(3.68+25.5)=1.7508KNd4.2.3 總沖壓力 P總沖裁時(shí),壓力機(jī)的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時(shí),總的沖壓力為=P+ Px+ = P 孔 +P 落 + Px+ =3.68+25.5+1.15+2.024=32.36KN總 t t4.3 壓力機(jī)的公稱壓力的確定：初選開式可傾壓力機(jī)參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為 J23-6.3查手冊選擇壓力機(jī)的公稱壓力為：63KN 滑塊固定行 35mm (最大閉合高度)150 mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 35mm (標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)200×310mm 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 11 頁 共 32 頁(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后) 160×140mm (標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于) 150mm 模柄孔尺寸(直徑×深度) Ф25×40mm 4.4 壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀完全對稱于相互垂直的 兩條對稱線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。4.5 工作部分的尺寸計(jì)算4.5.1 計(jì)算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差：該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料 獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。查表而知：Zmin = 0.06max = 0.04mmZmax –Zmin = 0.02mm因?yàn)槟＞叩木鹊燃?jí)為 IT14 級(jí) 取 X = 0.5設(shè)凸、凹模分別按 IT9、IT10 級(jí)精度制造，分別計(jì)算 Dt、Da 如下：沖 ?4.5mm 的孔沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸=(d + χ△) tdmin0 ??凹模尺寸河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 12 頁 共 32 頁=( + Zmin)adt??0式中： ---沖孔凸模刃口尺寸t---沖孔凹模刃口尺寸add ---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm, d =4.5mmmin minZmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mm，△=0.3mmx——磨損系數(shù)，查表得 IT14 級(jí)時(shí) x=0.5δ——凸模和凹模的制造公差，mm,查表 δ=0.02mm所以 =(4.5+0.5×0.3) 0-0.02 =4.65 0-0.02 mmtd=(4.65+0.04) 0.020 mma校核：|δT|+|δA|= 0.02 mm +0.02 mm =0.04 mm＞Zmax –Zmin=0.02mm 不滿足間隙公差條件因此：只有縮小 δT，δA，提高制造精度，才能保證間隙配合在合理范圍內(nèi)可取 δT≤0.4（Zmax–Zmin）=0.4×0.02=0.08mmδA≤0.6(Zmax－Zmin)=0.6×0.02=0.012mm故： =4.65 mmtd08.?= mma012.694?4.5.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 13 頁 共 32 頁確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸 A第一類尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸 C第三類尺寸：C j=(Cmin+0.5△)? 0.125△圖 3 落料凹模刃口部分尺寸河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 14 頁 共 32 頁圖 4 落料凸模刃口部分尺寸由手冊表查得:尺寸 29mm 的工件制造公差為 0.52mm尺寸 3mm 的工件制造公差為 0.25m第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax－x△) 0+0.25△ =（29－0.5×0.52） = mmá0.52?74813.0?A2=(Amax－x△) 0+0.25△ =(3－0.5×0.25)= mm6.0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 28.74mm,2.875mm, 不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.02mm. （落料凸模、凹模刃口部分尺寸分別見圖 3,4）河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 15 頁 共 32 頁5 模具總體設(shè)計(jì)5.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)方式?jīng)_壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。5.2 定位方式的選擇本工件是中批量生產(chǎn)，第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一導(dǎo)正銷，利用條料上 φ4.5 mm 的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。5.3 導(dǎo)向方式的選擇河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 16 頁 共 32 頁為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。采用手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對角導(dǎo)柱模架。5.4 卸料方式的選擇本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 0.5 mm，料厚比較薄，選用彈性卸料板來卸下條料廢料。6 模具主要零部件的設(shè)計(jì)6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 凹模的設(shè)計(jì)在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會(huì)影響模具的壽命。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 17 頁 共 32 頁圖 5 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)整體式凹模的局部結(jié)構(gòu) 如圖 5 所示。整體式凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾龋琺m 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.40所以 凹模高度 H=KB=0.40×31.9=13mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)值 H=16mmC=2H=32mm凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）dd 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 16mm, 所以根據(jù)查得螺孔選用 4×M8 的螺釘固定在下模座。故選用如圖 6圖 6 凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×4=6mma3=1.13d≈5mm螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于 8根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 125×100×16mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 18 頁 共 32 頁6.1.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)：沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖 7 所示：圖 7 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，設(shè)計(jì)該模具為沖孔落料級(jí)進(jìn)模，采用剛性卸料板，其凸模長度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2+h3+h式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—導(dǎo)料板厚度，mmh—附加高度，一般取 15~20mm沖裁 φ4.5mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）小凸模長度 L=14+12+0.5+14.5=50mm小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即校核公式為 ≤minFP孔 ???式中 P 孔 —沖孔沖裁力,N, P 孔 =3680NFmin—凸模最小斷面積， , Fmin= /4=15.92214.3d2m河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 19 頁 共 32 頁---凸模材料的許用壓力，Mpa,如凸模材料選用 Cr12，???查手冊 =（1000～160）Mpa,取 =1200 Mpa???因?yàn)?= =231.5 Mpa＜minFP孔 9.153680所以凸模強(qiáng)度符合要求。外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）外形凸模的設(shè)計(jì)：外形凸模用線切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩個(gè) M8 的螺釘固定在墊板上，由于采用彈性卸料板，凸模按下式計(jì)算L=h1+h2+t+h其中： h 1為固定板厚度（14 mm），h 2為卸料板厚度（12mm），t為材料的厚度（0.5 mm），h為附加長度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下 卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素 所以：L=14+12+0.5+7.5+1+15=50 mm凸模固定板材料可用 Cr12MOV，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格查手冊可得 200mm×160mm 凹模組件的尺寸確定和示意圖凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 （圖 8）圖 8 整體式凹模的尺寸河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 20 頁 共 32 頁凹模的長度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的安裝彈性卸料板的位置。b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。選取凹模邊界為 125mm×100mm。凹模材料選用 Cr12MoV 制造，熱處理硬度為60～64HRC。6.2 定位零件的設(shè)計(jì):在本模具中采用的是條料，所以導(dǎo)料板，導(dǎo)正銷和擋料銷作為定位裝置，起導(dǎo)向同時(shí)起定位的作用。用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進(jìn)距離。在本模具中試用固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，在模具中廣泛應(yīng)用作定距裝置。6.2.1 始用擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 21 頁 共 32 頁淬 硬圖 9 始用擋料銷的設(shè)計(jì)擋料銷標(biāo)記： 45? 6 GB/T2866.1—81（圖 9）材料：45 鋼 GB/699—88熱處理：硬度 43～48HRC技術(shù)條件：按 GB2870—816.2.2 固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖 10圖 10 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)選用直徑 φ4mm，h=3mm 材料為 45 鋼 A 型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）6.2.3 導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照 JB/T7647.1—94 和河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 22 頁 共 32 頁JB/T7647.2—94 選定。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊選用如圖 11圖 11 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式D=d-a式中 D——導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸d——沖孔凸模直徑a——導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值沖裁 φ4.5mm 孔的導(dǎo)正銷 查表得 h=0.6t 2a=0.04mmD=d-a=4.65-0.04=4.61mmh=0.6×0.5=0.3mm 6.2.4 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)查表分析得導(dǎo)料板長度 L=165mm，寬度 B=35mm ，厚度 h=6mm 如圖 12。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 23 頁 共 32 頁設(shè) 計(jì) 修正 量圖 12 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)6.3 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)：導(dǎo)向裝置用來保證上模相對于下模正確的運(yùn)動(dòng)，對于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，壽命要求較長的模具，一般都需要采用導(dǎo)向裝置，本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來完成導(dǎo)向。6.4 卸料裝置的設(shè)計(jì)：本模具設(shè)計(jì)為以導(dǎo)料板為送進(jìn)導(dǎo)向的沖模中使用的剛性卸料裝置。彈簧的選用：彈簧屬于標(biāo)準(zhǔn)件①設(shè)單個(gè)彈簧所承受的負(fù)荷為 0P已知卸料力 =1.15KN=1150NxP設(shè)卸料彈簧個(gè)數(shù)為 n=4 個(gè)所以 = = =287.5N04x15河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 24 頁 共 32 頁②根據(jù) 的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中初選彈簧規(guī)格為 25mm×4mm×55mm0P其具體參數(shù)是 D=25mm，d=4mm,t=6.4mm, =533N, △ =14.7MM, 2F2H=55mm,n=7.7mm,f=1.92mm0H③計(jì)算△ ：△ = △ = ×14.7=7.9mm00H2F53.87④設(shè)△ =2mm, △ =4mm/ /則△H=△ +△ +△ =7.9+2+4=13.9mm0//由于 14.7＞13.9，即△ ＞△H2H所以所選彈簧是合適的6.5 連接與固定裝置的設(shè)計(jì)6.5.1 模柄的設(shè)計(jì):本模具屬于中小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對它的基本要求是:一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠；二要與上模正確而可靠的連接。在本模具中選用旋入式模柄，通過螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 鋼,在此選用 Q235 鋼.其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過 0.02:100)。模柄在本模具選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長度?，F(xiàn)制草圖如下并標(biāo)明其具體尺寸：6.5.2 固定板的設(shè)計(jì)將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê?，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸模需要由固定板來固定。固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.6～0.8 倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 25 頁 共 32 頁合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平。現(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板尺寸為: 125mm×100mm×16mm固定板材料一般采用 Q235 或 45 鋼，本模具選用材料 45 鋼6.5.3 墊板的設(shè)計(jì):墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和模板相同，厚度取 6mm6.5.4 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì):螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用 M86.5.5 卸料板的設(shè)計(jì): 卸料板的邊界尺寸和固定板相同，選用材料為 45 鋼，厚度為 14mm.6.6 模架及組成零件的確定:6.6.1 模架的選用:本模具選用由上模座,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在此選用對角導(dǎo)柱模架。6.6.2 模座的確定:本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架，因在前述中確定了凹模尺寸為 125㎜×100㎜ ×16㎜ ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為: 200㎜×180㎜×45 ㎜. 上模座尺寸為: 200㎜×180㎜×35 ㎜.導(dǎo)柱 d/mm×L/mm 分別為 ?18×100mm，?18×100mm；導(dǎo)套 d/mm×L/mm 分別為?28×60mm，?28×60mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 26 頁 共 32 頁7 模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核J23-6.3 型壓力機(jī)的閉合高度要求在 115mm—185mm 之間，模具的閉合高度在152mm 左右，模具的閉合高度符合要求。本模具的外形尺寸為 200mm×220mm×165mm, 工作臺(tái)尺寸(左右×前后)200mm×310mm ，工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后) 160mm×140mm , 可以正確安裝和正常使用。外形尺寸符合要求。經(jīng)校核 J23-6.3 型壓力機(jī)符合此連續(xù)模設(shè)計(jì)的要求，可以被采用。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 27 頁 共 32 頁8 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖8.1 本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖8.2 本模具的工作原理：本模具為用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料連續(xù)模。上，下模用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。沖孔凸模 1與落料凸模 9 之間的距離就是送料步距 s. 條料送進(jìn)時(shí)由固定擋料銷 3 進(jìn)行初定位，由兩個(gè)安裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷 2 進(jìn)行精定位。導(dǎo)正銷與落料凸模的配合為 H7/r6，其連接應(yīng)保證在修磨凸模時(shí)的裝拆方便，因此，落料凸模安裝導(dǎo)正銷的孔是個(gè)通孔。為保證首件的正確定距，在此級(jí)進(jìn)模中，采用始用擋料銷 18，它安裝在導(dǎo)料板中間。在河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 28 頁 共 32 頁條料上沖制首件時(shí)，用手推始用擋料銷，使它從導(dǎo)料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的孔，以后各次沖裁時(shí)就都由固定擋料銷 3 控制送料步距作粗定位。條料送進(jìn)時(shí)由固定擋料銷進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料板保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時(shí)，上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時(shí)，沖孔廢料和制件依次落入不同的凹模洞中，上模上行回程，完成一此沖裁過程，然后，再開始下一個(gè)行程。圖 13 模具總裝圖河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 29 頁 共 32 頁9 結(jié)束語大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 30 頁 共 32 頁致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過的知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí)，對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)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(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；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(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對墊板制件冷沖模的設(shè)計(jì)，我對沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，特別是這種沖孔落料級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)。在模具的設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計(jì)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(jì)算時(shí)的公式的選用、凸凹模間隙的計(jì)算、卸件機(jī)構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計(jì)過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計(jì)過程中得到了老師以及許多同學(xué)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(dǎo)老師原紅玲老師在這一段時(shí)間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 31 頁 共 32 頁向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 32 頁 共 32 頁參 考 文 獻(xiàn)[1] 賈俐俐、 擠壓工藝及模具.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.3[2] 李紹林、馬長福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 [3] 陳錫棟、周小玉主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[4] 楊占堯、沖壓模具圖冊．北京:高等教育出版社,2008，3[5] 寇世瑤、機(jī)械制圖．北京:高等教育出版社,2004，7[6] 司乃鈞、許德珠主編.熱加工工藝基礎(chǔ).高等教育出版社，1995 [7] 原紅玲、沖壓工藝及模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008，8 [8] 司乃鈞、機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)．北京:高等教育出版社,2001，12[9] 許德珠、機(jī)械工程材料．北京:高等教育出版社, 2001，6[10] 翟德梅、段維峰主編.模具制造技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2005，6 [11] 孔風(fēng)勤、閻亞林主編.沖壓及塑壓成形設(shè)備. 北京:高等教育出版社,2003[12] 王曉江、模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)英語．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，1[13] 李紹林、馬長福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998[14] 陳錫棟、周小玉主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
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