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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(說明書) 第 I頁
單位代碼
學(xué) 號
分 類 號
密 級
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計說明書
接線片沖壓工藝及模具設(shè)計
院（系）名稱
專業(yè)名稱
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年5月15日
接線片沖壓工藝與模具設(shè)計
摘 要
在本次畢業(yè)設(shè)計的課題是接線片沖壓工藝及模具設(shè)計，通過對零件的分析可知，該零件所用的材料是黃銅，大批量生產(chǎn)，在經(jīng)過方案比較，選擇復(fù)合沖裁和單工序彎曲作為該副模具工藝生產(chǎn)方案，即容易加工又經(jīng)濟；經(jīng)過計算分析完成該模具的主要設(shè)計計算；選出符合該模具的定位方式、卸料方式、導(dǎo)向方式；設(shè)計模具的工作部分即凸、凹模、凸凹模的設(shè)計，選擇模具的材料和確定每個零件。
其中模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是這次設(shè)計的主要內(nèi)容，其內(nèi)容包含了一系列模具的重要零部件的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：落料，沖孔，彎曲
Wiring sheet stamping process and die design
Abstract
In the graduation design topic was connection piece stamping mould design, based on the analysis of the components, it is known that the parts used Brass is steel, mass production, after scheme comparison, choose compound blanking and single process as the vice bending die technology production plan, namely easier fabrication and economy. Through calculation and analysis to complete the mould design and calculation of main, Choose accord with the mould of localization way, discharging mode, guide ways; Design mold working part is convex, concave die, the design of die and punch mould, choice of materials and make sure that each parts.
Among them the mould structure design is the design of the main content, its content contains a series of mould important parts design.
Keywords: Blanking, Punching , Bending
目 錄
1 零件工藝方案確定 1
1.1沖壓件工藝分析 1
1.1.1材料分析 1
1.1.2結(jié)構(gòu)分析 1
1.1.3精度分析 2
1.1.4.工藝分析 2
1.2工藝方案的確定 2
1.3排樣設(shè)計 3
2 零件工藝計算 5
2.1.彎曲工藝計算 5
2.1.1毛坯尺寸計算 5
2.1.2彎曲力計算 5
2.1.3初選壓力機 6
2.2沖孔落料復(fù)合模工藝計算 6
2.3落料沖孔復(fù)合模沖裁力 7
2.3.1沖裁力 7
2.3.3初選設(shè)備 8
2.4壓力中心計算 8
3 沖裁模具設(shè)計和設(shè)備選擇 10
3.1模具總體設(shè)計 10
3.1.1模具類型的選擇 10
3.1.2導(dǎo)向方式的選擇 10
3.1.3定位方式的選擇 10
3.1.4卸料，出件方式 10
3.2凸.凹模，凸凹模的設(shè)計 10
3.2.1凹模 10
3.2.2凸模 11
3.2.3凸凹模的設(shè)計 12
3.3定位零件 13
3.4導(dǎo)向零件 13
3.5卸料與推（頂）件裝置 14
3.5.1彈頂裝置中彈性元件的計算 14
3.5.2推件塊 14
3.6連接與固定零件 15
3.6.1六角螺釘 15
3.6.2圓柱銷 15
3.6.3卸料螺釘 15
3.6.4模柄 15
3.6.5標(biāo)準(zhǔn)模架 15
3.7其它零部件設(shè)計 16
3.7.1凸模固定板 16
3.7.2卸料板 16
3.7.3墊板 17
3.8 裝配圖 17
4壓力機的校核 19
4.1公稱壓力 19
4.2滑塊行程 19
4.3行程次數(shù) 19
4.4工作臺面的尺寸 19
4.5滑塊模柄孔尺寸 19
4.6閉合高度 19
5彎曲模主要零部件設(shè)計 20
5.1模具總體設(shè)計 20
5.1.1模具類型的選擇 20
5.1.2定位方式的選擇 20
5.1.3卸料，出件方式 20
5.1.4導(dǎo)向方式的選擇 20
5.2彎曲模尺寸工作尺寸計算 20
5.2.1凸、凹模圓角半徑 20
5.2.2凹模深度 20
5.2.3凸、凹模間隙 21
5.2.4凸、凹模工作部分尺寸與公差 21
5.3定位零件 22
5.4導(dǎo)向零件 22
5.5連接于固定零件 22
5.5.1六角螺釘 22
5.5.2圓柱銷 23
5.5.3模柄 23
5.6標(biāo)準(zhǔn)模架 24
5.7彎曲模具裝配圖 24
設(shè)計總結(jié) 26
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
1 零件工藝方案確定
1.1沖壓件工藝分析
工件圖為圖.1.1所示彎曲彎曲件，材料黃銅，料厚0.4mm，大批量生產(chǎn)。其工藝性分析內(nèi)容如下：
圖1-1 零件圖
1.1.1材料分析
制件的材料為黃銅，具有很好的沖壓性能。
1.1.2結(jié)構(gòu)分析
該零件的材料厚為0.4±0.025mm，產(chǎn)品外形尺寸為11mm×35mm，大批量生產(chǎn)。該產(chǎn)品形狀較復(fù)雜，需要沖孔、倒角、落料、彎曲等多道工序完成，本設(shè)計采用先落料沖孔復(fù)合，后彎曲的方式進(jìn)行加工。
制件的材料為黃銅，具有很好的沖壓性能。大致形狀成“L”形彎曲，并帶有沖圓孔、方孔、腰形孔。主要成形方法是：先沖裁、后進(jìn)行彎曲，考慮到?jīng)_方孔的位置離彎曲的位置比較近，經(jīng)查表計算，確定沖方孔的位置不在其彎曲半徑之內(nèi)，故可以先沖方孔，再進(jìn)行彎曲；該制件標(biāo)示了未注圓角R0.3mm，有利于凸凹模的設(shè)計和加工，因為尖角的位置易產(chǎn)生應(yīng)力集中；采用分段切除余料方式來設(shè)定工序。
1.1.3精度分析
零件上未標(biāo)注公差要求，公差尺寸均按IT14選取，所以普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求取公差等級為IT12。
1.1.4.工藝分析
該制件的材料是黃銅H62（硬態(tài)），料厚0.4mm,偏薄，但不影響沖壓，切除廢料的時候需要采用“過切”的方式，以免其產(chǎn)生毛刺、尖角，影響制件的精度，凸凹模也不利于加工，所以采用“過切”，而且邊緣設(shè)計成圓角，便于加工；該制件成形形狀為“L”形，在彎曲時有側(cè)向力存在，易產(chǎn)生偏移，制件質(zhì)量的穩(wěn)定性難以保證。
根據(jù)以上分析，該制件的形狀、尺寸、精度、材料均符合級進(jìn)沖壓工藝要求，可以采用復(fù)合模沖壓方法加工。
1.2工藝方案的確定
完成此工件需要落料、沖孔和彎曲等工序。針對制件的形狀特點，制定出如下三種沖壓工藝方案：
第一種方案：采用落料、沖孔、彎曲單工序模逐步加工。
第二種方案：采用落料、沖孔復(fù)合模，彎曲單工序模逐步加工。
第三種方案：將沖沖孔、落料等工序由一副級進(jìn)模完成, 另加一副彎90°的彎曲模。
第一步：沖1個Ф3*5mmr的槽孔，1個Ф4mm的圓孔，1個3mm*5mm的方形孔；第二步：落外形。
方案一在生產(chǎn)過程中需要三副模具，在后來工序中一步一步操作需要時間較多，且三副模具制作也不方便。方案二：該方案經(jīng)計算可沖孔落料復(fù)合完成，且不會致使彎曲過程中孔變形、生產(chǎn)效率高，且易于操作。方案三模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。比較上述三種工藝方案，方案二最佳，故本次設(shè)計采用此方案。
1.3排樣設(shè)計
對零件圖的分析和計算，繪制出零件的展開圖如圖2-6 所示。
圖1-2 制件展開圖
工序、工步的設(shè)計涉及多方面的技術(shù)問題，這里需要考慮的主要問題有：選擇毛坯的排樣方式；沖裁的工藝性分析；定位方式的選擇；凹模的選擇；卸料板的設(shè)計等。
（1）采用一次除方法。
從展開的零件圖上可以以看出，沖切的部分可以一次完成，如果分幾部分沖出，則制件的精度也很難保證，因此宜采取一次性切除沖切余料的方法。
（2）條料的送進(jìn)方式和定位方法。
由于該產(chǎn)品的需求量很大，采用人工送料提高不了生產(chǎn)效率，故采用帶自動送料機構(gòu)的裝置來滿足生產(chǎn)需求；利用自動送料機進(jìn)行粗定位，導(dǎo)正銷作為精定位。
（3）步距的確定。
根據(jù)步距計算法，送料步距應(yīng)該等于中間的長度和搭邊寬度之和。根據(jù)制件的材料和厚度取搭邊值為兩邊搭邊值為1mm ，中間搭邊值為0.5mm ，因此，送料的步距定為11.5mm 。
（4）工序的排布順序。
采用單排多工位復(fù)合模，落料、沖孔在第一副模具中完成，彎曲在第二副模具中完成。
采用單排樣可以降低模具的復(fù)雜程度、便于操作與維護(hù)、保證制件的精度，在同一副模具中能夠完成自動沖壓、自故障動報警、自動停機等自動化無人生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場管理，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高加工效率。模具采用優(yōu)質(zhì)的合金工具鋼材料制造，設(shè)計正常情況下可達(dá)到300 萬次的壽命，最終可降低單個產(chǎn)品的成本、保證質(zhì)量，使產(chǎn)品具有良好的市場競爭力。
圖1-3 排樣圖
2 零件工藝計算
2.1.彎曲工藝計算
2.1.1毛坯尺寸計算
零件展開圖為
圖2-1 彎曲零件圖
對于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，所以坯料展開長度為L=24+11=35
由于零件寬度尺寸為11mm，故毛坯尺寸應(yīng)為35mm×11mm。
2.1.2彎曲力計算
彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲，校正彎時的彎曲力和頂件力為：
對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故一般可以忽略，即
≥
≥19.07KN，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JB04—2
2.1.3初選壓力機
根據(jù)彎曲力的大小，選取壓力機JB04—2，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：20kN
滑塊行程：40mm
最大閉合高度：162 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：40 mm
工作臺尺寸：326 mm×326 mm
模柄孔直徑：22mm
滑塊行程次數(shù)：220/min
2.2沖孔落料復(fù)合模工藝計算
間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模壽命最長，沖裁力、最小等各方面的要求。因此，在沖壓實際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（Zmin），最大值稱為最大合理間隙（Zmax）。
根據(jù)?模具設(shè)計與制造簡明手冊?附表1，查得：沖裁模初始雙面間隙值
設(shè)計落料模時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)計沖孔模時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。
考慮刃口的磨損對沖裁件尺寸的影響；刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖裁件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取接近或等于沖裁件的最大極限尺寸。
不管是落料還是沖孔，沖裁間隙值一般選用最小合理間隙值Zmin。
考慮沖裁件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖裁件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，一般沖模精度較沖裁件精度高2～3級。沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于IT11級，故沖模精度取IT14級。
凸、凹模加工時工作部分尺寸的計算
圓孔：
方孔：
腰型孔：
2.3落料沖孔復(fù)合模沖裁力
2.3.1沖裁力
查閱《中國模具設(shè)計大典》，由沖裁力計算公式F=Lt可計算出總沖裁力：
=62kN。
2.3.2 卸料力
查閱《中國模具設(shè)計大典》，卸料力Fx=Kx×F
黃銅Kx取0.04。
Fx=0.06×62000=3720N
壓力機標(biāo)稱壓力的確定
P≥（1.1～1.3）F∑
F∑=F+Fx+Ft=62000+2480+3720=68200N
P≥（1.1～1.3）F∑=88.6KN
所以=88.6kN。
2.3.3初選設(shè)備
根據(jù)沖裁力的大小，選取開式雙柱可傾臺壓力機J23—10，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：100N
滑塊行程：45mm
最大閉合高度：180mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：35mm
滑塊中心線到床身距離：130mm
工作臺尺寸：180 mm×240mm
工作臺孔尺寸：φ170mm
模柄孔尺寸：φ30 mm×50mm
墊板厚度35 mm
2.4壓力中心計算
沖壓力合力的中心即是壓力中心。為了保證壓力機和模具正常平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心重合，否則，沖裁過程中壓力機滑塊和沖模將承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常的磨損，合理的間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件的質(zhì)量和模具壽命甚至損壞壓力機。根據(jù)排樣的設(shè)計本模具的壓力中心采用解析法計算過程如下：根據(jù)《 沖壓模具及設(shè)備》 一書中的計算壓力中心的公式得：
＝＝19.27
=0
3 沖裁模具設(shè)計和設(shè)備選擇
3.1模具總體設(shè)計
3.1.1模具類型的選擇
根據(jù)零件的工藝分析所用的模具為沖孔落料復(fù)合模
3.1.2導(dǎo)向方式的選擇
該模具采用可拆卸、后側(cè)導(dǎo)柱模架精密模架，這樣才能滿足精度的要求
3.1.3定位方式的選擇
因為模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)反方向的是定位銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料送進(jìn)歩距的是擋料銷，手動送料。
3.1.4卸料，出件方式
由零件的厚度0.4mm,采用彈性卸料，沖孔凸模上有推件塊可以將零件打下。
3.2凸.凹模，凸凹模的設(shè)計
3.2.1凹模
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，凹模的的外形尺寸根據(jù)沖裁材料的厚度t=0.4mm和沖裁件的最大外形尺寸b=35mm來確定
凹模厚度 H=kb=35×0.30≈ 13mm (k為板料厚度的影響系數(shù))
凹模壁厚 C=2× 13=26 mm （>30～40） 取32.5mm
所以，凹模的總長，凹模的寬度B=60.
凹模的固定一般采用螺釘和銷釘，如圖
圖3-1 凹模
3.2.2凸模
由于產(chǎn)品的批量較大，為縮短凸模維修、刃磨的周期，凸模全部使用快換結(jié)構(gòu)，采用Cr12MoV 材料確保其使用壽命，凸模采用固定板固定，便于維修、刃磨，降低模具的維修成本，提高生產(chǎn)效率。
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)采用臺階式整體，臺肩固定，凸模與固定板間采用H7/m6配合。
采用彈壓卸料板時，凸模長度按下式計算
L=h1+h2+t+h
式中 L : 凸模長度，；
h1: 凸模固定板，；
h2: 卸料板厚度,；
t : 材料厚度,；
h ：增加長度，它包括凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5mm～1mm），凸模的修模量。
經(jīng)計算得凸模長度為27mm。
凸模的強度和剛度校核
凸模承載能力的校核，凸模最小斷面承受的壓力，必須小于凸模材料強度允許的壓力，即=FP/Amin ，對于圓形凸模dmin4t/,式中
——凸模最小斷面的壓應(yīng)力，Mpa ；
FP——凸模縱向總壓力，N；
Amin ——凸模最小截面積，；
dmin——凸模最小直徑，mm；
t——材料厚度，mm；
材料抗剪強度，Mpa；
——材料的許用壓應(yīng)力，Mpa；
凸模失穩(wěn)彎曲極限長度
凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長度：Lmax 85/，式中
——凸模的沖裁力，；
d——凸模的直徑，mm
3.2.3凸凹模的設(shè)計
由于沖出的零件形狀都比較小，采用鑲拼式結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不利于磨具的制造、裝配，降低了生產(chǎn)效率。采用整體式結(jié)構(gòu)則易于加工，便于控制加工精度，維修也比較方便，同時節(jié)省模具生產(chǎn)成本。
該模具的凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示，；凸凹模的刃磨高度為4mm，當(dāng)凹模刃磨10mm時，單邊增大到0.022mm，而該模具的凹模單邊最大合理間隙為0.028mm，完全在這范圍之內(nèi)；加工時，直接采用慢走絲線切割割斜度，而且還方便了落料。
凸凹模高度根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)取34mm，直臂刃口高度查表為4mm，材料為Cr12MoV,熱處理硬度58-62HRC。
圖3-2為凸凹模,
圖3-2 凸凹模
3.3定位零件
擋料銷根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)采用固定擋料銷裝在凸模上選取直徑，露出部分長度1.5mm,固定擋料銷M37, 導(dǎo)料銷M37，材料45鋼，數(shù)量2個。
3.4導(dǎo)向零件
導(dǎo)柱和導(dǎo)套；材料20鋼，滲碳淬火處理，導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用R7/h6和H7/V6過盈配合
3.5卸料與推（頂）件裝置
3.5.1彈頂裝置中彈性元件的計算
由于該零件在成型過程中需卸料和頂件，所以模具采用彈性寫卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下:
1）考慮模具結(jié)構(gòu)選用4個厚壁的筒形的聚氨酯彈性體。
2）計算每個彈性體的預(yù)壓力F
F=F卸 /4=3.72/4=0.93KN
3)考慮到橡膠的工作壓縮量較小，取預(yù)壓縮率10％，并由表查的單位壓力Fq=1.1MPa
4）計算彈性體的截面積A
A=F/Fq=930/1.1=845.45mm2
5) 選用直徑為6mm卸料螺釘，選取彈性體穿卸料螺釘孔的直徑取6.4mm,則彈性體的外徑D可按下式求得
π（D2-d2）/4=A則D==33mm
6） 取橡膠塊的高度
0.5得16mm
考慮模具結(jié)構(gòu)取H=24mm
3.5.2推件塊
取厚度為8.5mm,外形尺寸與零件的外形相同材料45鋼，淬火硬度43-48HRC
圖3-3 推件塊
3.6連接與固定零件
3.6.1六角螺釘
M650JB/T119.1-2000，數(shù)量4個，材料45鋼
3.6.2圓柱銷
GB/T117-2000 M8 ,材料為45鋼，與上下模座，墊板，凹模，凸模固定板的配合為H7/m6的過渡配合
3.6.3卸料螺釘
卸料螺釘?shù)某叽绺鶕?jù)模具的結(jié)構(gòu)選擇M6*50，數(shù)量4個，材料45鋼,
3.6.4模柄
模具采用旋入式模柄，根據(jù)設(shè)備的模柄孔尺寸，應(yīng)選用規(guī)格為A30×78的模柄。并加銷釘防止轉(zhuǎn)動。由壓力機的型號J23—10,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn),模柄長度比模柄孔深度小5～10mm
3.6.5標(biāo)準(zhǔn)模架
標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，LXB=125mmx100mm,模具采用中間導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座260mm×140mm×35mm，下模座260mm×140mm×45mm，導(dǎo)柱22mm×130mm，導(dǎo)套22mm×80mm×33mm
3.7其它零部件設(shè)計
3.7.1凸模固定板
凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為L×B×H=100×60×12;凸模與凸模固定板的配合為H7/m6,裝配可通過2個銷釘定位,4個螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。
圖3-4 凸模固定板
3.7.2卸料板
卸料板的厚度與卸料力大小、模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，取其值為4mm。
圖3-5 卸料板
3.7.3墊板
墊板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取20mm,這里設(shè)計時,由于壓力較大,根據(jù)GB2865.2-81選取規(guī)格為L×B×H=100×60×6。
3.8 裝配圖
有了上述各步計算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，便可以對模具進(jìn)行總體設(shè)計并畫出沖裁裝配圖如圖13所示。
模具閉合高度H模=119.5mm
圖3-6落料模裝配圖
4壓力機的校核
4.1公稱壓力
根據(jù)公稱壓力的選取壓力機型號為J23-10它的壓力為100>86.6,所以壓力得以校核;
4.2滑塊行程
滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=0.4,卸料板的厚度H=4及凸模沖入凹模的最大深度4,即S1=0.4+4+4=8.4
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