鉸鏈落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)

鉸鏈落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì),鉸鏈,沖孔,復(fù)合,模具設(shè)計(jì) 鉸鏈落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)第一章 概述1.1 課題的來源與選題依據(jù)1.課題來源：企業(yè)開發(fā)研制產(chǎn)品需要。選題依據(jù)：根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)及教學(xué)大綱要求，結(jié)合相關(guān)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要及設(shè)計(jì)模式，促使學(xué)生將所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)具體應(yīng)用到實(shí)踐中，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 1.1.1 課題的意義及目的隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓及模具技術(shù)也在不斷革新與發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）工藝分析計(jì)算方法現(xiàn)代化近幾年來，國外開始采用有限變形的彈塑性有限方法，對復(fù)雜成型件的成型過程進(jìn)行應(yīng)力，應(yīng)變分析的計(jì)算機(jī)模擬，只預(yù)測某一工藝方案對零件成型的可能性和會(huì)發(fā)生的問題，將結(jié)果顯示在圖形的終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇。2）模具設(shè)計(jì)制造現(xiàn)代化為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短模具設(shè)計(jì)周期，工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在大力開展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的研究，并已在生產(chǎn)中運(yùn)用。3）冷沖壓生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化為了大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備由低速壓力機(jī)發(fā)展到高速自動(dòng)壓力機(jī)。4）發(fā)展新的成型工藝為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代和小批量生產(chǎn)的需要，發(fā)展了一些新的成型工藝，簡易模具，數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造技術(shù)等。5）不斷改進(jìn)板料的沖壓性能目前世界各先進(jìn)工業(yè)國不斷研制出沖壓性能良好的板料，只提高沖壓成型能力和使用效果。設(shè)計(jì)目的：1）掌握冷沖壓模具的設(shè)計(jì)方法，要求我們將理論與實(shí)際密切聯(lián)系起來力求所學(xué)知識(shí)更完備。2）培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，并提高模具的設(shè)計(jì)與制造水平。3）熟悉查閱有關(guān)資料的手冊的方法，了解成型模具的工藝要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。4）為了使我們?yōu)橐院蟮墓ぷ鞔蛳铝己玫幕A(chǔ)。第二章 沖壓工藝過程設(shè)計(jì)2.1 沖壓件的工藝分析2.1.1 根據(jù)零件的使用條件和技術(shù)要求進(jìn)行工藝分析該零件(鉸鏈)主要用于電信設(shè)備上零部件的安裝固定以及用于其它地方，可以說用途甚為廣泛。有兩個(gè)該零件通過銷一樣的東西將其結(jié)合就形成了鉸鏈，但問題的關(guān)鍵是要注意卷圓部分以及八字孔，而其它部分要求并不是十分嚴(yán)格，只要能達(dá)到產(chǎn)品使用目的就可以。2.1.2 根據(jù)零件的形狀、尺寸精度和材料進(jìn)行工藝分析1 沖裁件的形狀和尺寸a.該沖裁件形狀簡單、對稱、可采用少廢料直排，提高材料利用率，并且該沖裁件的外形4處交角處采用了圓角過渡，而八字形孔要保證其尖角不允許圓角過渡，但卷圓端部的兩個(gè)90尖角不符合沖裁工藝要求，故需要設(shè)工藝圓角，其圓角值可查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 表2.6.1 Rmin=0.35t=0.352.5=0.875mm，取Rmin=1mm。b.因該沖裁件本身就沒有懸臂與狹槽，故不需考慮其最小寬度b。c.因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，沖裁件中孔與孔之間以及孔與零件邊緣之間的壁厚值不能太小，若是太小零件質(zhì)量不易保證。查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)圖2.6.2 知必須滿足ct ，即c2.5，而該沖裁件上Cmin=9-5.2=3.8c 故滿足要求。d.沖裁件的孔徑由于受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制而不宜太小，否則凸模易折斷和壓彎。該沖裁件的材料為SS400 ， =400510Mpa，查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.6.2知自由凸模最小沖孔孔徑d1.3t=1.32.5=3.25mm，而該零件的最小孔徑d=8.43.25mm 故滿足要求。e.該零件上尺寸90、70，20、40等都是自由公差按IT14取，尺寸趨近IT14級(jí)，而尺寸8.50.3、10.40.2、8.40.2均在IT14級(jí)以下，普通沖裁加工可獲得的零件尺寸公差等級(jí)可以查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表8-19，當(dāng)t=2.5mm時(shí)，內(nèi)孔、孔中心距和孔邊距高于IT14，故該沖裁件可以用普通沖裁完成。2 彎曲工藝性分析a.彎曲件的最大彎曲圓角半徑可以不加限制，只要措施得當(dāng)控制其回彈量即可，查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表3.3.1 最小相對彎曲半徑Rmin/t的實(shí)驗(yàn)數(shù)值：當(dāng)彎曲線與板料軋紋方向垂直時(shí)Rmin=0.62.5=1.5mm；當(dāng)彎曲線與板料軋紋方向水平時(shí)Rmin=1.22.5=3mm；而R=5Rmin 故滿足要求。b.由后面尺寸展開計(jì)算知直邊L2=18.42mm， 即H=L2=18.42mm2t=22.5=5mm，故彎曲件的直邊高度也滿足要求。c.孔邊至彎曲半徑中心的距離L 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P120 圖3.3.14知 L2t 而L=26.44-9-8.5-4.2=4.742t=22.5=5mm。故不能滿足要求，應(yīng)先彎曲后沖孔。但尺寸相差不大，且考慮該八字形孔是固定螺栓讓孔，形狀和尺寸要求并不是很高，允許有少量的變形，如果重新做模具其成本大大增加，所以綜合考慮仍然采用沖孔落料復(fù)合模。2.1.3 材料分析SS400材料分析寶鋼鋼鐵股份有限公司廠標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)Q/BQB 321-2003GB912-89/GB 3274-88（GB710-91/GB711-88）SS400Q235、Q245化學(xué)成分牌號(hào)公稱厚度化學(xué)成分SS40022.0CSiMnPS0.210.301.400.0350.035力學(xué)性能牌號(hào)下屈服強(qiáng)度/MPa（）抗拉強(qiáng)度/Mpa（）斷后伸長率180彎曲試驗(yàn)V型沖擊試驗(yàn)Lo=50mmLo=20mmb=25mmB=40mmb35彎心直徑公稱厚度/mm公稱厚度/mm溫度試驗(yàn)沖擊功率16165516162452354005102117213a注： a.拉伸試驗(yàn)取橫向試樣；屈服現(xiàn)象不明顯，采用Rpa2；對拉伸試驗(yàn)取Lo=50mm，b=25mm的試樣，即為GB/T228中P14試樣。b.彎曲試驗(yàn)取橫向試樣。沖裁試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)寬度為35mm。c.沖擊試驗(yàn)取縱向試樣，沖擊試驗(yàn)僅適用于厚度不小于12.0mm的產(chǎn)品。d.WEL-TENS90RE的拉伸試樣取Lo=50mm，b=25mm。根據(jù)材料分析SS400韌性較好，塑性較好，彈性模量較大（E=206GPa）適宜冷沖壓成形加工。2.2 確定工藝方案2.2.1 沖壓工序類型和工序數(shù)量的確定該零件為電信設(shè)備上零部件的安裝固定，故該零件為中批量生產(chǎn)，工藝性較好，可以從零件圖上直觀確定該沖裁件所需的基本工序有：落料、沖孔、預(yù)彎、卷圓、彎曲。2.2.2 工序組合及方案比較方案一：落料沖8.4孔沖10.4孔預(yù)彎卷圓彎曲。方案二：復(fù)合模沖孔落料（落料與沖8.4孔）沖10.4孔預(yù)彎卷圓彎曲。方案三：落料與沖8字形孔的級(jí)進(jìn)模預(yù)彎卷圓彎曲。方案比較：方案一：此方案需要6副模具，工作量較大，較煩瑣，成本較高，生產(chǎn)率低。方案二：雖然此方案要5副模具才能完成，但相對方案一6套模具來說已經(jīng)減輕工作量，并且每副模具都較簡單，而且加工質(zhì)量比較好，成本也較低。方案三：雖然此方案只需要4副模具，但第一副模具是涉及級(jí)進(jìn)模，此副模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且制造成本較高，同時(shí)沖孔時(shí)沖孔的質(zhì)量比較差，沒有方案二的沖孔質(zhì)量好；八字孔一次成型，孔與孔連接處應(yīng)力較集中，影響模具強(qiáng)度。綜合考慮：采用方案二2.2.3 各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定工序 沖孔落料復(fù)合模，采用倒裝式。工序 沖孔模，采用順裝，鑲套式凹模，下漏料。工序 彎曲預(yù)彎R圓角，順裝，帶頂板校正彎曲。工序 彎曲模卷圓R圓角，立式卷圓模。工序 彎曲模成形彎曲，順裝，帶頂板校正彎曲。2.2.4 計(jì)算并確定每個(gè)工序的形狀和尺寸，繪制各工序圖、排樣圖，并且計(jì)算材料利用率1.復(fù)合模（沖外形及2-8.40.2孔）1) 計(jì)算彎曲件毛坯展開尺寸該零件圓角半徑為R=5mm查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)知道 R=50.5t=0.50.25=1.25mm故選單向彎曲件的毛坯展開長度計(jì)算公式為：因查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表3.3.3知道 x=0.38 因r / t =4.25/2.5 =1.7查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表3.3.5知道 k=0.61則卷圓部分 圖2-1-1 毛坯彎曲圖 圖2-1-2 彎曲角度可得L1=26.44mm L2=18.42mm所以毛坯展開尺寸為L=L1+L2+L3+L4=26.44+18.42+4.67+30.24=79.77mm因零件彎曲成形時(shí)材料伸長趨勢影響故取L=79.8mm。 圖2-2 毛坯展開圖2) 確定排樣方案搭邊和條料寬度的確定查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.5.2因工件材料t=2.5mm且為矩形工件 L50mm,知a1=2.5,a2=2.8考慮補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度可取 a1=3mm ,a=3mm 條料寬度的確定。、c查表2.5.3知 =0.8 c=0.4此處為無側(cè)壓裝置則取。按制件在材料上的排列來看排樣方案取為直排,詳見排樣圖 圖2-3 排樣圖3）計(jì)算材料利用率2.沖孔模（工序圖）3.預(yù)彎（工序圖）由前面尺寸展開計(jì)算知L1=26.44mm，L2=19.42mm，L3=4.67mm設(shè)L5(225圓弧長)，查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表3.3.5知道 k=0.614卷圓（工序圖）5.零件圖2.2.5 計(jì)算各工序的沖壓力，初選壓力機(jī)1）復(fù)合模沖孔落料沖裁力計(jì)算 該零件材料為SS400 取落料 查書沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-20知 =0.04 =F落料=89775+3591=93366沖8.4孔 查書沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-20知=0.04 =初選壓力機(jī) J23-162）沖10.4孔查書沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-20知=0.04 =初選壓力機(jī) J23-103）預(yù)彎按校正彎曲時(shí)的彎曲力計(jì)算查書沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表3.3.6知 q=4060 MPa取q=60MPaA6.2563=393.75（彎曲件被校正部分的投影面積）=qA=60393.75=23625N初選壓力機(jī) J23-104）卷圓按自由彎曲時(shí)的V形彎曲件彎曲力計(jì)算查書沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)（3.3.14）知k=1.3=20475N式中b為彎曲件的寬度（mm）；t為彎曲件的厚度（mm）；r為內(nèi)圓彎曲半徑（mm）；為彎曲件的抗拉強(qiáng)度（MPa）；K為安全系數(shù)，一般取1.3。初選壓力機(jī) J23-105）彎曲按校正彎曲時(shí)的彎曲力計(jì)算查書沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表3.3.6知 q=4060 MPa取q=60MPaA4.3663=274.68N（彎曲件被校正部分的投影面積）=qA=60274.68=16480.8N初選壓力機(jī) J23-10沖壓工藝過程卡見附錄第三章 沖壓模具設(shè)計(jì)3.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定我所設(shè)計(jì)的是鉸鏈落料沖孔（8.4）復(fù)合模具，經(jīng)分析：我采用倒裝復(fù)合模，它的定位方式可以采用一個(gè)固定擋料釘做步擋釘定距，兩個(gè)活動(dòng)擋料釘做側(cè)擋釘導(dǎo)料，卸料方式可以采用彈壓卸料，剛性打料推件，詳情見模具工裝設(shè)計(jì)圖。3.2 計(jì)算模具壓力中心，確定模具受力中心的位置落料工序圖中考慮到倒圓角，由于計(jì)算較復(fù)雜且要求并不是太嚴(yán)格，所以我們將其近似看成是直線，以直線計(jì)算較方便，圖見工序圖 圖3-1 零件圖各點(diǎn)坐標(biāo)：A（0，22.5）B（13.015，0）C（32.78，38.25）D（60.29，31.5）E（79.8，15.75）零件關(guān)于X軸對稱 所以模具的壓力中心為 （33.8 , 0）該零件左右對稱中心坐標(biāo)為（39.9，0）與（33.8 , 0）相差不大，在模柄范圍內(nèi)，為使模具結(jié)構(gòu)對稱，降低模具材料成本，選模具的壓力中心為（39.9，0）。3.3 計(jì)算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、墊板，凸模）的外形尺寸，并確定標(biāo)準(zhǔn)模架以及卸料橡膠或彈簧的自由高度等。1設(shè)計(jì)凹模的外形尺寸查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.8.2知系數(shù)k=0.35凹模外形尺寸綜合考慮并查冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn) 取 即凹模尺寸 （）凹模材料可以選用W6Mo5Cr4V2。2設(shè)計(jì)主要零部件外形尺寸1）墊板墊板的作用是承受凸模或凹模的壓力，防止過大的沖壓力在上、下模座上壓出凹坑，影響模具正常工作，墊板厚度根據(jù)壓力機(jī)大小選擇，一般取。而此副模具上墊板需考慮打板活動(dòng)量，故取 而下墊板可按冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)查取 ，而墊板的外形尺寸與凹模輪廓尺寸基本一致 則，材料為45鋼，熱處理后硬度為。則 上墊板尺寸下墊板尺寸 （）2）固定板固定板主要用于小型凸模或凸凹模等工作零件的固定，固定板的外形與凹模輪廓尺寸一致，厚度取即 取，材料可選Q235或45鋼。則上、下固定板尺寸 （）3）卸料板卸料板外形尺寸考慮安裝條料縱向送料的擋料釘，寬度尺寸需放大，并且根據(jù)排樣圖上擋料釘位置尺寸取其寬度 ，長度仍與凹模一致，即 ， 厚度按冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)取 ，則卸料板的尺寸4）卸料橡皮的自由高度根據(jù)工件材料厚度，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取2mm考慮模具維修時(shí)刃磨量再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模，則總的工作行程，取，模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓量為 取5）模架的選擇查中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB28512875-81冷沖模.1984-01-01實(shí)施.國家標(biāo)準(zhǔn)總局 批準(zhǔn)選冷沖?；瑒?dòng)導(dǎo)向模架中間導(dǎo)柱模架 250200220265 GB2851.5-813.4 確定凸、凹模的間隙，計(jì)算凸凹模工作部分尺寸1）查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.2.3知 沖裁件精度在IT14時(shí) 也可以查書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.3.1設(shè)凸、凹模分別按IT6，IT7級(jí)加工制造，則落料 展開尺寸試模修正沖孔孔距尺寸 =落料凸凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是62.7mm，89.6mm，79.8mm,8.4mm，不必標(biāo)注公差，但要注明以0.360.5mm的雙面間隙與落料凹模配做。3.5 校核壓力機(jī)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-16，該壓力機(jī)最大閉合高度為220mm，而模具的總閉合高度為250mm，由這一條就可以說明：初選型號(hào)為 J23-16的壓力機(jī)不能滿足要求，故改選型號(hào)為 JH21-60的壓力機(jī)。該壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格公稱壓力/KN 600公稱壓力行程/mm 4滑塊行程/mm 140行程次數(shù)/次 70最大閉合高度/mm 300閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 70滑塊中心線到機(jī)身距離/mm 270工作臺(tái)尺寸/mm 870520 (左右前后)工作臺(tái)孔尺寸/mm 150模柄孔尺寸/mm 5060 (直徑深度)電機(jī)功率/kw 5.51.是否滿足1.模具總閉合高度由壓力機(jī) JH21-60 知道 由知所以滿足要求2.公稱壓力是否大于沖壓計(jì)算的總壓力，即所以滿足要求3.滑塊行程是否滿足沖壓件的成形要求所選壓力機(jī)滑塊行程為140mm而沖裁此零件的行程只需約6mm遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于140mm所以滿足要求4.工作臺(tái)尺寸是否大于模具尺寸所選壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸/mm 870520 (左右前后)而模具為 480280所以工作臺(tái)尺寸每邊肯定大于70mm，并且工作臺(tái)墊板孔能保證廢料漏下。因此滿足要求根據(jù)上面計(jì)算綜合考慮課題設(shè)計(jì)（復(fù)合模落料、沖孔）等條件以及其他因素壓力機(jī)選 JH21系列開式固定臺(tái)壓力機(jī)選壓力機(jī)型號(hào)為 JH21-60結(jié) 論時(shí)光匆匆而逝，我的多年學(xué)習(xí)生活也即將結(jié)束，為了更好的適應(yīng)以后的工作，培養(yǎng)我們能運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)獨(dú)立解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，以及鞏固和擴(kuò)大課堂教學(xué)內(nèi)容提高工藝計(jì)算機(jī)械制圖的各科設(shè)計(jì)資料的能力，為今后工作崗位從事專業(yè)工作擬定出更為經(jīng)濟(jì)合理的制造工藝及設(shè)計(jì)模具打下良好的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上我們進(jìn)行了兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過此次冷沖模設(shè)計(jì)是我知道：冷沖模是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，在常溫下利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的一種壓力加工方法。并且，通過這次冷沖模設(shè)計(jì)，使我重新溫習(xí)了以前所學(xué)過的有關(guān)機(jī)械方面的知識(shí)，并且通過查閱資料了解了一些新的知識(shí)，使我對模具設(shè)計(jì)有了初步的了解。致 謝時(shí)間過的真快，轉(zhuǎn)眼幾個(gè)星期過去了，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也將結(jié)束，仍清楚記得拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題時(shí)，不知如何下手的尷尬場景。在此，我首先要感謝這么多年來能讓我認(rèn)真學(xué)習(xí)的母校無錫技師學(xué)院，要感謝我的指導(dǎo)老師柴俊在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題以及研究方法上給予的悉心指導(dǎo)，老師的學(xué)識(shí)令我受益匪淺。同時(shí)也要感謝蔡昀老師對我畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助。最后再次感謝柴俊、蔡昀老師。參考文獻(xiàn)1 成虹沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 20022 王芳冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 19993 王之櫟機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 4 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