L型工件沖壓模具設(shè)計(jì)

L型工件沖壓模具設(shè)計(jì),工件,沖壓,模具設(shè)計(jì) 附表1： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 信息與機(jī)電工程系 填寫時間： 2015 年 1 月 3 日 課題名稱 L型工件沖壓模具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)、學(xué)號 機(jī)械 畢業(yè)設(shè)計(jì) 基本要求、重點(diǎn)需要 研究的問題 基本要求：大批量生產(chǎn)；要求設(shè)計(jì)一副沖壓模具，裝配圖0號圖紙一張以及所有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。 重點(diǎn)研究的問題：根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強(qiáng)度校核。 計(jì)劃 進(jìn)度 安排 00～01周 進(jìn)一步熟悉有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，繪制工件的零件圖 02～05周 根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強(qiáng)度計(jì)算；選擇沖壓設(shè)備 06～11周 校核模具與壓力機(jī)的有關(guān)尺寸和有關(guān)零件的強(qiáng)度及剛度，繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖；繪制模具的裝配圖和零件圖；整理設(shè)計(jì)說明書 應(yīng)收集 的資料 及主要 參考文獻(xiàn) 賈俐俐主編的《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》，人民郵電出版社 張正修主編的《實(shí)用沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社 陳炎嗣主編的《沖壓模具實(shí)用結(jié)構(gòu)圖冊》，機(jī)械工業(yè)出版社 指導(dǎo)教師（簽名）： 職稱： 系（教研室）主任（簽名）： 分管院長（簽章）： 附表2: 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： L型工件沖壓模具設(shè)計(jì) 專業(yè)年級： 11級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 號： 姓　 名： 指導(dǎo)教師、職稱： 2015年 4 月 25 日 1、 本設(shè)計(jì)課題的目的意義，主要及擬解決的關(guān)鍵性問題（附參考文獻(xiàn)） 本次選題沖壓件為L型工件，是一種非常常見、應(yīng)用非常普遍的零件。用沖壓的加工方法進(jìn)行加工具有重要意義。 主要及擬解決的關(guān)鍵問題：選擇合適的模具結(jié)構(gòu)類型；解決各工序刃口的設(shè)計(jì)；進(jìn)行強(qiáng)度校核； 2、 本設(shè)計(jì)課題的主要設(shè)計(jì)、預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： 根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強(qiáng)度計(jì)算。 預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果: 通過工藝分析、科學(xué)計(jì)算、認(rèn)真作圖等工序設(shè)計(jì)出基本符合要求的模具。 3、 設(shè)計(jì)方法和步驟 １、收集沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例、結(jié)構(gòu)圖冊和設(shè)計(jì)手冊等資料； ２、根據(jù)給定要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算； ３、選用沖壓設(shè)備； ４、運(yùn)用AutoCAD工具進(jìn)行設(shè)計(jì)； ５、撰寫設(shè)計(jì)說明書。 4、 設(shè)計(jì)工作的總體安排及進(jìn)度 00～01周 進(jìn)一步熟悉有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，繪制工件的零件圖 02～05周 根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強(qiáng)度計(jì)算以及彈簧、橡皮等彈性零件的計(jì)算和選用；選擇沖壓設(shè)備 06～11周 校核模具與壓力機(jī)的有關(guān)尺寸和有關(guān)零件的強(qiáng)度及剛度，繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖；繪制模具的裝配圖和零件圖；整理設(shè)計(jì)說明書 五、指導(dǎo)教師審查意見： 簽字：　　　　　　 年　月　日 六、系(教研室)審查意見： 簽字：　　 年　月　日 七、學(xué)院審查意見： 分管院長簽章： 年　月　日 說明書 設(shè)計(jì)題目： L型工件沖壓模具設(shè)計(jì) 專業(yè)年級： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化2011級 學(xué) 號： 116708005 姓　　名： 指導(dǎo)教師、職稱： 2015 年 05 月 27 日 目錄 摘要 I Abstract II 1 引言 - 3 - 1.1本設(shè)計(jì)的目的與意義 - 1 - 1.2沖壓模具在國內(nèi)外發(fā)展概況及存在問題 - 1 - 1.3課題應(yīng)解決的主要問題、指導(dǎo)思想和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 - 2 - 2產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)成 - 2 - 2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì) - 3 - 2.2制作圖及產(chǎn)品基本要求 - 3 - 2.3沖裁件的工藝分析 - 4 - 2.4確定工藝方案 - 4 - 3.計(jì)算沖裁力、壓力中心和選用壓力機(jī) - 5 - 3.1排樣方式的確定及材料利用率的計(jì)算 - 6 - 3.2計(jì)算沖裁力、卸料力 - 7 - 3.3壓力機(jī)的選用 - 8 - 3.4確定模具壓力中心 - 9 - 3.5沖裁模間隙與凸凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 - 10 - 4.設(shè)計(jì)需要的模具 - 12 - 4.1確定模具的結(jié)構(gòu) - 13 - 4.2橡膠的選用 - 14 - 4.3模柄的尺寸選用 - 16 - 4.4凸模的外形尺寸 - 17 - 4.5凸模強(qiáng)度校核 - 18 - 4.6落料凹模尺寸的計(jì)算 - 18 - 4.7定位零件 - 19 - 4.8卸料裝置 - 19 - 4.9模具的閉合高度 - 19 - 結(jié)束語 - 19 - 參考文獻(xiàn) - 20 - 致謝 - 22 - 摘要 本設(shè)計(jì)壓模進(jìn)行了沖孔、落料級進(jìn)模的設(shè)計(jì)。文中簡要概述了沖具目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。對產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計(jì)的一般步驟，計(jì)算并設(shè)計(jì)了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凸凹模、卸料板、擋料銷。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的需要。 關(guān)鍵詞：沖孔 落料 模具 復(fù)合模 沖壓 Abstract The design of the punching and blanking multiple modulus design. This paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends. The product of a detailed analysis and the identification process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as : punch and die, Punch plate, plate, Die plate and dump plates I. feet behind the salesand marketing is. Die-standard model planes, to choose a suitable stamping equipment. So the structure is designed to ensure reliable operation of die stamping products and mass production requirements. Key words : Punching Drawing Blanking Mould & Die Progressive Die Stamping 1 引言 1.1本設(shè)計(jì)的目的與意義 隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，將我國由“制造業(yè)大國”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸圃鞓I(yè)強(qiáng)國”的呼聲越來越高。要實(shí)現(xiàn)這個大的轉(zhuǎn)變，一定離不開沖壓技術(shù)的改進(jìn)提升。因?yàn)樵诎l(fā)達(dá)國家，沖壓產(chǎn)品的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，甚至可以用沖壓產(chǎn)品在機(jī)器中所占的比例來衡量一個國家制造業(yè)的發(fā)展水平。 沖壓獲得的產(chǎn)品一般無需進(jìn)行切削加工，所以是一種節(jié)約能源的無（少）切削加工方法。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓加工零部件，如航空航天、機(jī)械制造、醫(yī)療、儀器儀表等行業(yè)。可以說，如果不采用沖壓工藝，，許多部門要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本簡直是難以實(shí)現(xiàn)的。沖壓生產(chǎn)便于實(shí)現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高，將來定會越來越受到重視！ 本次模具設(shè)計(jì)是以08鋼為坯料的復(fù)合沖裁模。本套模具結(jié)構(gòu)緊湊，制造精度一班，零件是L型工件（大孔孔徑20mm,小孔孔徑10mm，中孔孔徑15mm）,其圓角半徑17.5mm。主要制造工藝過程是落料、沖孔、切邊四大工序，最終生產(chǎn)出需要的工件。通過本次設(shè)計(jì)，鍛煉了設(shè)計(jì)沖壓件的工藝過程和比較復(fù)雜的沖模的能力；鍛煉了運(yùn)用已學(xué)基礎(chǔ)知識，分析和解決生產(chǎn)中常見的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝以及模具方面的問題的能力；了解了沖壓成型新工藝、新模具及其發(fā)展方向。這次設(shè)計(jì)是對之前所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用和考驗(yàn)。相信本次設(shè)計(jì)對以后自己從事沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)有很大的幫助。 1.2沖壓模具在國內(nèi)外發(fā)展概況及存在問題 由于我國的模具行業(yè)起步較晚，，與國外相比，仍然有很大的差距，如產(chǎn)需矛盾、企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)品水平低下等。此外模具行業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后、利用率低下的現(xiàn)象。 隨著近年來我國模具行業(yè)的快速發(fā)展，已經(jīng)取得一些突破，如模具的加工方法迅速現(xiàn)代化、代表沖壓生產(chǎn)新趨勢的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）在我國也已開始使用、一些國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)普及二位CAD、并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、Euclid-IS等國際通用軟件。 當(dāng)前模具結(jié)構(gòu)與精度朝著兩個方面發(fā)展。一方面為了實(shí)現(xiàn)大批量自動化生產(chǎn)的需要，沖模正向多工位、多用途、高效方向發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)市場的需求跟上時代潮流，現(xiàn)在產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，各種快速成型方法和經(jīng)濟(jì)模具的設(shè)計(jì)和加工制造得以快速發(fā)展。 隨著時代的進(jìn)步，模具的設(shè)計(jì)與制造也更加現(xiàn)代化。我國不但能夠消化、應(yīng)用國外的有關(guān)軟件，一些企業(yè)甚至開始自行研發(fā)模具CAD/CAE/CAM軟件。 總之，為了更好的與國際接軌，我們應(yīng)該著力發(fā)展以下幾個方面 (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) （2高速銑削加工 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) （4)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 (5)模具自動加工系統(tǒng) 整合各種資源，最大程度是實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從單一的成形環(huán)節(jié)向整個生產(chǎn)制造全過程發(fā)展 (6)重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展 存在的問題：我國沖壓模具在數(shù)量，質(zhì)量，技術(shù)和研發(fā)能力方面與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。一些關(guān)鍵核心技術(shù)仍然要靠從國外進(jìn)口，同時還面臨外國技術(shù)壟斷的尷尬局面。 1.3課題應(yīng)解決的主要問題、指導(dǎo)思想和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 本次課題設(shè)計(jì)來自于實(shí)際的生產(chǎn)和生活，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識和技能，能夠熟悉模具開發(fā)、設(shè)計(jì)的思路和過程，提高搜索信息和查閱資料的能力，有利于養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，提高分析和解決問題的能力，檢驗(yàn)一段時期來的學(xué)習(xí)效果，提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為進(jìn)入社會大家堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 基本要求和主要內(nèi)容：零件所用的材料是08鋼。用到的沖壓工序有落料、沖孔和切邊。大批量生產(chǎn)；根據(jù)要求設(shè)計(jì)合適的模具，以此提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。裝配圖0號圖紙一張以及所有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。 根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強(qiáng)度計(jì)算。 解決問題：選擇合適的模具結(jié)構(gòu)類型，解決各工序刃口的設(shè)計(jì)。 2產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)成 2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì) 產(chǎn)品外觀圖如下2-1所示 圖2-1 零件圖 2.2制作圖及產(chǎn)品基本要求 該產(chǎn)品名為L型工件；其產(chǎn)品所用材料為08鋼；為大批量生產(chǎn)；所用材料厚度為2mm 工件尺寸如下圖所示: 產(chǎn)品整體要求光滑，所以在加工過程中不產(chǎn)生裂痕或起皺。表面粗糙度Ra12.5。標(biāo)注尺寸公差去IT14級精度。 2.3沖裁件的工藝分析 L型工件所用的材料為08剛，標(biāo)準(zhǔn):GB/T 699-1988 材料特性及使用范圍：08剛為極軟的碳素鋼，強(qiáng)度、硬度很低，而塑性和任性極高，具有良好的深沖、拉延等加工性能、焊接性能。 其力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度σb (MPa)：≥295 屈服強(qiáng)度σs (MPa)：≥175 伸長率 δ5 (％)：≥30斷面 斷面收縮率 ψ (％)：≥60 硬度：未熱處理<131HB 符合沖裁要求。由于工件相對簡單，只有落料、沖孔兩個工序。將其外形視為落料需要沖的孔只有如圖的四個。未標(biāo)注尺寸公差為默認(rèn)公差I(lǐng)T14，尺寸精度要求較低，普通沖裁即可滿足要求。 2.4確定工藝方案 該工件的加工工程包括落料、沖孔兩個基本工序，可以運(yùn)用如下三種工藝方案： 方案一：采用單工序模 方案二：采用級進(jìn)模 方案三：采用復(fù)合膜 單工序模的分析：單工序模只有一個工位，在沖床的一次行程中，只能完成一種沖壓基本工序的沖模。工件為大批量生產(chǎn)若用單工序模效率低下，所以不宜用單工序模。另外單工序模精度不太高，也達(dá)不到生產(chǎn)要求，由此來看采用級進(jìn)模或復(fù)合膜。 級進(jìn)模的分析：是一種工位多、效率高的沖模。整個沖件的成形是在連續(xù)過程中逐步完成的。但是由于本次L型工件需要沖的孔較多，且是在幾個不同的位置，所以要好控制沖裁孔與外形相對位置精度就需要嚴(yán)格控制送料步距，為此常用兩種不同的類型：側(cè)刃定距的彈壓導(dǎo)板級進(jìn)模和用導(dǎo)正銷定位的級進(jìn)模。從整體來看級進(jìn)模需要多個工位沒有復(fù)合模效率高，而且級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高。 復(fù)合模的分析：是在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數(shù)道分離工序的模具。它不存在定位時的定位誤差。優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)率高，不受送料誤差的影響，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度較高，沖模的輪廓尺寸較小，適合應(yīng)用于大批量、高精度生產(chǎn)。復(fù)合模有正裝和倒裝兩種類型，各有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。正裝復(fù)合模適于沖制工件上孔與外形尺寸較小的工件，對于料厚較小的薄件能達(dá)到平整要求，尺寸精度較高。倒裝復(fù)合模沖孔廢料在凸凹模上有積累，需要安裝自動撥料裝置。值得注意的是凸凹模壁厚太薄會導(dǎo)致凸凹模分裂，所以可以采用正裝復(fù)合模來提高凸凹模強(qiáng)度。 經(jīng)過以上分析比較工件的沖壓選用正裝復(fù)合模。 3.計(jì)算沖裁力、壓力中心和選用壓力機(jī) 3.1排樣方式的確定及材料利用率的計(jì)算 根據(jù)t=1.5mm，可以得知搭邊值為a=1.8，=2.0。 一個步距內(nèi)的材料利用率為： 式中： A——一個步距內(nèi)沖件的面積 B——條料寬度 S——一個步距內(nèi)條料的面積 一張條料的材料利用率為： 式中： n——一張板料上沖件總數(shù)目（mm） A——沖裁件面積（mm） B——條料寬度（mm） L——板材長度（mm） 設(shè)計(jì)沖壓模具時，先要設(shè)計(jì)條料排樣圖，從工件形狀等因素綜合分析，采用直排式比較好，如圖所示: 圖3-1 排樣圖 利用CAD計(jì)算出其沖裁件面積為： 下偏差=1.0mm條料寬度B== 54.6 步距A= 32+2.0=34mm 一個步距的材料利用率為87.5%。 3.2計(jì)算沖裁力、卸料力 由表查得=260~360MPa，取=310Mpa 由表查得：脫卸系數(shù)K1=0.05 推出系數(shù)K2=0.06 沖裁總壓力的確定： 沖孔周邊尺寸：L=78+60+36+24+42+π18=265.12 沖孔的沖裁力為F沖孔=1.3L t=1.3×265.12×300×1.5=15509N 式中t——沖裁厚度 —材料的抗剪強(qiáng)度 落料:L1=78+60+36+24+42+π18=296.52mm 落料力 F落料=1.3×296.52×300×1.5=173464N F=F沖孔+F落料=15509+173464=188973N 由《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表2.10，取故 =0.0045×15509=69790N=69KN （3-6） 《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》取=0.055 故 F推=0.055×173464=9540.52N 總壓力=F++F推=342.93KN 3.3壓力機(jī)的選用 壓力機(jī)選用的標(biāo)準(zhǔn)為: （1）壓力機(jī)的行程的多少，應(yīng)該能保證成行零件的取出與毛坯的放進(jìn)。 （2）壓力機(jī)工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還須留有安裝固定的余地，但是過大的工作平面上安裝小尺寸的沖模對工作臺的受力是不利的。壓力機(jī)工作臺面的尺寸大于壓力機(jī)滑塊底面積, 壓力機(jī)滑塊底面積必須大于模具的尺寸,所以只須考慮壓力機(jī)滑塊底面積的大小. （3）所選的壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適用。 模具的閉合高度H0是指上模在最低的工作位置時，下模座的底面到上模座的頂面的距離。壓力機(jī)的閉合高度H是指滑塊在下死點(diǎn)時，工作臺面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長短能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機(jī)有最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin。 設(shè)計(jì)模具時，模具閉合高度H0得數(shù)值應(yīng)滿足下式 Hmax-5mm≥H0≥Hmin+10mm 無特殊情況H0應(yīng)取上限值，即最好取在：H0≥Hmin+1/3L，這是為了連桿調(diào)節(jié)過長，羅紋接觸面積過小而被壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床臺面上加墊板。 表3-1 壓力機(jī)的參數(shù)表: 型號 參數(shù) 公稱力/kN 450 標(biāo)稱行程/mm 3.2 滑塊行程/mm 120 滑塊行程次數(shù)/次.min-1 80 最大封閉高度/mm 270 封閉高度調(diào)節(jié)/ mm 60 滑塊中心線至床身距離/ mm 225 工作臺尺寸/（前后/mm×左右/mm） 440×810 工作臺孔尺寸/mm 150 模柄孔尺寸/（直徑/mm×深度/mm） 50×60 電動機(jī)功率/kW 5.5 即選取型號為J23- 16的開式固定臺壓力機(jī)。 3.4確定模具壓力中心 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常地工作，必須使壓力中心與模柄的中心線相重合，否則會使沖模壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均，使導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具的壽命，甚至?xí)饓毫C(jī)導(dǎo)軌的磨損加重，損壞壓力機(jī)。 壓力中心的確定原則：　　　　 （1） 簡單形狀工件的壓力中心：具有中心對稱的工件，其壓力中心與重心重合。凡是質(zhì)量分布均勻,具有中心對稱形狀的沖栽件,其壓力中心與重心相重合。此時的壓力中心均位于工件輪廓圖形的幾何中心。 （2）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。以拍樣圖左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸（橫軸為x軸、豎軸為Y軸） 為了使壓力機(jī)和模具能夠平穩(wěn)、正常的工作作業(yè)，應(yīng)當(dāng)讓模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。 本工件壓力中心與幾何中心不重合，所以要算出其壓力中心。 X0= Y0= 式中 X1、X2、····Xn——各圖形沖裁力的X軸坐標(biāo)； Y1、Y2、····Yn——各圖形沖裁力的Y軸坐標(biāo)； X0==150.51mm Y0= =51.87mm 壓力中心的坐標(biāo)為：（150.51，51.87） 3.5沖裁模間隙與凸凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 在復(fù)合模中，凸凹模的刃口尺寸和公差，直接關(guān)系到?jīng)_裁件的尺寸精度。另外，模具的合理間隙也需要靠凸凹模尺寸和公差來保證。所以設(shè)計(jì)合理的間隙值和凸凹模刃口尺寸關(guān)系到復(fù)合模設(shè)計(jì)的成敗。 沖裁工件中含有圓角、毛刺、光面、毛面四個部分。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)落料件的光亮帶處于大端尺寸，沖孔件的光亮帶處于小端尺寸。落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 計(jì)算原則是： １．設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。 設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 ２．根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸； 設(shè)計(jì)沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。 用x、表示，其中為工件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值為0.5~1.0，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選?。汗ぜ菼T10以上x=1；工件精度IT11~IT13，x=0.75;工件精度IT14，x=0.5. ３．沖裁（設(shè)計(jì)）間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。 選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2~4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6~IT7級來選取；對于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差的1/4來選??；對于刃口磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8來選取。 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本可以分為三類： 1）A類 隨模具刃口的磨損，零件尺寸逐漸增大，如圖中尺寸A 2）B類 隨模具刃口的磨損，零件尺寸逐漸減小，如圖中尺寸B 3）C類 隨模具刃口的磨損對零件尺寸基本無影響，如圖中尺寸C 分開加工時凹模與凸模的間隙純靠加工精度保證，多用于圓形制件的加工。故采用凸模于凹模分別加工的方法加工。因?yàn)闆_裁件的尺寸公差為默認(rèn)公差I(lǐng)T14級。所以我們應(yīng)該將凹模的精度比制件高兩級為IT12級。由表查得： 凹模和凸模的最大間隙=0.240mm 工件公差=0.62 磨損系數(shù)X=0.5 落料： 刃口初始用間隙值查<<沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)>>表2.5 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm 查的標(biāo)準(zhǔn)公差值=0.016mm =0.025mm == (3-15) == (3-16) 校核：Zmax -?Zmin =0.114mm+=0.041，滿足間隙公差條件 同理，落料模尺寸； = = 校核：Zmax -?Zmin =0.114mm+=0.034，滿足間隙公差條件 4.設(shè)計(jì)需要的模具 4.1確定模具的結(jié)構(gòu) 模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)?。這些模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)冗@些零件大多有國家準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時可按國家標(biāo)準(zhǔn)選用。 模具的零部件，根據(jù)在模具中的功能和特點(diǎn)，可以分成兩類： ⑴工藝零件：這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用。 ⑵結(jié)構(gòu)零件：這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用。 根據(jù)以上分析出的工藝方案，模具結(jié)構(gòu)應(yīng)采用前后送料、擋料銷定距、彈性卸料裝置正裝式?jīng)_裁結(jié)構(gòu)形式。模架應(yīng)該用中間導(dǎo)柱的模架。鑒于工件料厚為2mm，相對較薄，卸料力也較小，可采用彈性卸料裝置，復(fù)合模生產(chǎn)。 由于本次加工制作的工件尺寸較小，所以這次我們選用中小型的模具即可滿足要求。 零件名稱 選用材料牌號 熱處理 硬度HRC 上、下模座 HT200 模柄 Q275 導(dǎo)柱 15 58~62 導(dǎo)套 15 58~62 凸、凹模固定板 Q275 打料桿 Q235 卸料板 Q235 導(dǎo)尺 45 淬火 擋料銷 T8A 淬火 52~56 導(dǎo)正銷、定位銷 T8A 淬火 52~56 墊板 T8A 淬火 54~58 螺釘 45 頭部淬火 43~48 銷釘 45 淬火 43~48 推桿 45 淬火 43~48 頂桿 45 淬火 43~48 推板 45 淬火 43~48 頂件塊 45 淬火 43~48 凸模 T8A 淬硬 58~62 凹模 T8A 淬硬 60~64 對于凸模和凹模材料的選用主要滿足以下幾點(diǎn)：凸模和凹模材料要有一定的硬度，而且材料的耐磨性要高，進(jìn)行沖裁時才能達(dá)到要求。 4.2橡膠的選用 橡膠在模具中多應(yīng)用于彈頂機(jī)構(gòu)和卸料裝置中。 常用橡膠的力學(xué)性能如表3-3 牌號 伸長率（）/% 永久變形（）/% 1120 250 35 1130 300 35 1140 350 35 1250 400 30 3001 250 25 表3-3 (1)橡膠產(chǎn)生的壓力P： P=Fq 式中 F——橡膠的橫截面積 q——與橡膠壓縮量有關(guān)的單位壓力，一般情況下我們?nèi)=2~2Mpa 橡膠高度之計(jì)算。我們在選擇它，除了需要滿足工藝方面的要求和模具結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)要求外，橡膠能夠承受的最大壓縮量為其正常情況下高度的35%~45%，也就是 h1=(0.35~0.45)H （2）橡膠預(yù)壓縮量h預(yù)為： h預(yù)=（0.1~0.15）H 其工作的量程h工=h1-h預(yù)=（0.25-0.3）H （3）截面尺寸的計(jì)算 如果一直P、q，則截面面積F=P/q D= 根據(jù)以上分析，對于卸料裝置選擇用牌號為1140的橡膠較為可靠，而對于推薦裝置則選用牌號為1250的橡膠較為可行。 4.3模柄的尺寸選用 類型及應(yīng)用場合： 旋入式：圖10a）所示，通過螺紋與上模座連接，為防止松動，常用防轉(zhuǎn)螺釘緊固。這種模柄裝拆方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于有導(dǎo)柱的小型沖模。 壓入式：圖10b）所示，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘防轉(zhuǎn)這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。 凸緣式：圖10c）所示，用3~ 4個螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/n6過渡配合。多用于較大型的模具。 槽型模柄和通用模柄：圖10d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也稱為帶模座的模柄，它更換凸模方便，主要用于簡單模。 模柄的選用：首先應(yīng)根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求，確定模柄的類型，然 后根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時模柄安裝直徑d和長度L，應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑取與模柄孔相等，采用間隙配合H7/n6，模柄長度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄孔的深度一般小5mm~10mm。根據(jù)選擇的壓力機(jī)型號尺寸，模柄選擇壓入式模柄5055 總長 50mm長 54mm長 52mm長 64mm長 105 mm 55 mm 37 mm 3 mm 10 mm 其他連接零件的選取 墊板厚度取：12mm 材料：45鋼 凸模固定板厚度?。?4mm 材料：45鋼 卸料板厚度?。?0mm 材料：HT200 4.4凸模的外形尺寸 對采用彈性卸料板的沖裁模，其凸模的長度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。這里需要考慮凸模固定板厚度，卸料板厚度，導(dǎo)板厚度，凸模進(jìn)入凹模深度，以及由凸模修模量和在模具閉合狀態(tài)下固定板與卸料板間的安全距離等因素需要增加的長度h取19mm（一般h取15～20mm） 其中初定： 凸模固定板 卸料板厚 導(dǎo)尺厚度 24mm 20mm 3mm 則L＝24＋20＋3＋19=66mm 總長 9mm圓柱長 13圓柱長 15mm圓柱長 刃口偏差(mm) 66mm 42mm 20mm 4mm 上0 下0.02 4.5凸模強(qiáng)度校核 在一般情況下，凸模的剛度和強(qiáng)度是足夠的，不必進(jìn)行強(qiáng)度校核。但是對于特別細(xì)長的凸?；蛲鼓５慕孛娉叽绾苄《鴽_裁的板料厚度較厚時，則必須進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。其目的是檢查其凸模的危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長度是否滿足要求，以防止凸?？v向失穩(wěn)和折斷。 1） 凸模壓應(yīng)力校核 對圓形有導(dǎo)向凸模承壓強(qiáng)度校核公式： (4-2) 式中 ---沖壓材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） ---凸模材料的許用壓應(yīng)力（MPa） 材料為Cr12MoV，許用壓應(yīng)力為1.2×103Mpa，抗剪強(qiáng)度為1 N/mm2 d=4mm 因此凸模承壓能力滿足要求。 4.6落料凹模尺寸的計(jì)算 凹模高度 H=Kb (mm) 凹模壁厚 c=(1.5~2)H (30~40mm) 對于多孔凸模，刃與刃之間的距離，應(yīng)滿足強(qiáng)度要求，可按復(fù)合模的凸凹模最小壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì)。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.27復(fù)合模的凸凹模最小壁厚：當(dāng)t=2時，凹模的最小壁厚為4.9mm. 式中b---沖壓件最大外形尺寸 K---系數(shù) 凹模高度H取30mm 凸凹模的材料選用：根據(jù)沖裁零件加工強(qiáng)度，變形抗力大，模具承受載荷增加，刃口部位磨損加快，且生產(chǎn)批量為大批量，則考慮選用合金含量高，耐磨性好的材料。凸模為Cr12MoV，凹模為T10A。 Cr12MoV鋼有高淬透性，可用來制造斷面較大，形狀復(fù)雜，經(jīng)受較大沖擊負(fù)載的各種模具，熱處理硬度為HRC61～63。 4.7定位零件 為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。 條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為條料橫向定位或送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距），稱為條料縱向定位或送料定距。對于塊料或工序件的定位，基本上也是在兩個方向上的限位。 1)條料橫向定位裝置：采用導(dǎo)料板進(jìn)行導(dǎo)料，經(jīng)行橫向定位。 2)條料縱向定位裝置：第一工位采用定位孔保證定位。 4.8卸料裝置 卸料板載級進(jìn)模中是一個非常重要的零件，不僅卸料，還起導(dǎo)正凸模，平壓材料的作用。卸料可分為剛性和彈性卸料裝置兩種形式，依模具結(jié)構(gòu)來選擇。本次設(shè)計(jì)中為級進(jìn)模，易采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置卸料力較小，所得質(zhì)量較好，平直度較高采用外螺紋式卸料螺釘。 4.9模具的閉合高度 模具的閉合高度H模 是指模具在最低工作位置時，上、下模之間的距離。為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應(yīng)。[2]應(yīng)介于沖床最大和最小閉合高度之間: H最大-5≥H模≥H最小+10 H模 =50+12+24+20+19+3+30+60=217mm 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在徐洪煙老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我理解了模具設(shè)計(jì)的總體思路，提高了我查閱文獻(xiàn)的能力、計(jì)算與分析能力、CAD制圖能力等。 拿到題目后，積極搜集資料，讓我對沖壓復(fù)合膜模有了更全面的了解。凸、凹模刃口計(jì)算，需要基本尺寸和公差等級耐心的去查找的。二維圖CAD的繪制讓我對軟件的操作更加熟練，掌握的更加全面。當(dāng)然，導(dǎo)師也指出了我繪圖中沒注意到的問題，我一次一次的修改、又懂得了不少繪圖的細(xì)節(jié)。 通過模具設(shè)計(jì)把大學(xué)期間學(xué)習(xí)的《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》、《AutoCAD 2007計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)用教程》、《機(jī)械制圖》、《互換性與測量技術(shù)》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》等結(jié)合了起來。此次設(shè)計(jì)不足之處是沒有制作沖壓動畫，還有很多細(xì)節(jié)做得不是足夠好。雖然我的設(shè)計(jì)還有許多不足之處，但我看到自己認(rèn)真去做設(shè)計(jì)還是很開心的，因?yàn)檫@個設(shè)計(jì)過程是自己一步一步走過來的，考察了我對所學(xué)知識的運(yùn)用。 - 21 - 參考文獻(xiàn) [1] 劉朝福. 沖壓模具設(shè)計(jì)師速查手冊. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2010.220—230. 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Pro/ENGINEER Windfire 5.0. 北京：北京大學(xué)出版社，2011. 272—282. 致謝 大學(xué)生活即將結(jié)束?；仡檸啄陙淼膶W(xué)習(xí)和工作，首先要感謝的是各位尊敬的老師們對我們的不倦的教導(dǎo)、殷切的關(guān)懷和幫助。 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的指導(dǎo)老師給予了精心的指導(dǎo)。從課題的選擇、方案的確定到設(shè)計(jì)的最后完成都給予了我悉心的指導(dǎo)。他淵博的學(xué)術(shù)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和待人以誠的寬廣胸懷使我受益匪淺，必將對我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生巨大的影響。在此向他致以誠摯的謝意！ 在幾年的學(xué)習(xí)工作中，圖書館和實(shí)驗(yàn)室及實(shí)習(xí)工廠為我們提供了諸多方便的條件，在此衷心的向各位老師表示感謝。感謝全體老師和同學(xué)們的熱情幫助和支持！ 最后，特別感謝我的父母和家人在我的求學(xué)生涯中給予我的鼓勵和愛護(hù)，是他們的大力支持使我順利完成學(xué)業(yè)，感謝所有關(guān)心過我的朋友們！