電位器接線片沖壓工藝與模具設計

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 二級學院 直屬學部 專業(yè) 班級 學生姓名 學號 指導教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2014 年 11 月 常州工學院畢業(yè)設計 摘 要 本文分析了電位器接線片的成型工藝特點 其中包括利用對工件展開圖的尺寸計 算 工件的工藝分析 沖裁力與拉深力的計算 模具設計的難點 確定了級進模的排 樣方案和模具總體結構 該級進模有沖裁 拉深 整形 脹形等 7 個工位 詳細介紹 了凸模 凹模 固定板 卸料裝置等零部件的設計和制造 以及壓力機的選擇 同時 闡述了模具的工作過程 各成形動作的協(xié)調性 以及凸模和凹模鑲塊的裝配間隙 并 制定典型零件的加工工藝 關鍵詞 電位器接線片 拉深模 級進模 模具設計 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 目 錄 前 言 1 第 1 章 工藝設計 2 1 1 零件介紹 2 1 2 零件工藝分析 2 1 3 毛坯的確定 3 第 2 章 工藝計算 4 2 1 工藝計算 4 2 1 1 切邊余量的確定 4 2 1 2 計算毛坯直徑 D 4 2 1 3 步距 S 的確定 4 2 1 4 判斷 4 2 2 毛坯排樣設計 5 2 2 1 毛坯排樣 5 2 2 2 搭邊 5 2 2 3 條料寬度 6 2 3 沖切刃口設計 6 2 4 工序排樣 6 2 4 1 工序排樣遵循的原則 6 2 4 2 空工位的設置 7 2 4 3 載體的設置 7 2 4 4 側刃設置 7 2 4 5 導料板設置 7 2 4 6 工序排樣 7 第 3 章 級進模具設計 9 3 1 級進模結構設計方法 9 3 1 1 級進模結構設計原則 9 3 1 2 結構設計內容 9 3 1 3 結構概要設計內容 9 3 2 本次模具總體結構 9 3 3 模具工作過程 10 3 4 工藝計算 11 3 4 1 沖裁力的計算 11 3 4 2 拉深力的計算 11 3 4 3 脹形力的計算 12 常州工學院畢業(yè)設計 3 4 4 卸料力的計算 12 3 4 5 推件力的計算 12 3 4 6 頂件力的計算 13 3 4 7 模具壓力中心的確定 13 3 5 級進模具的零件設計 13 3 5 1 凸模和凹模設計原則 13 3 5 2 凸模的設計 14 3 5 3 凹模的設計 16 3 6 沖裁刃口尺寸計算 17 3 6 1 沖裁刃口尺寸計算原則 17 3 6 2 沖裁工作尺寸的計算 18 3 7 卸料板的設計 18 第 4 章 級進模壓力機的選用 20 4 1 壓力機選用原則 20 4 2 壓力機的校核 20 4 2 1 壓力行程 20 4 2 2 重選壓力機 21 4 2 3 壓力機的再次校核 21 第 5 章 輔助裝置 22 5 1 固定板 22 5 2 墊板 22 5 3 模架 22 5 4 標準件的選用 22 5 5 模具材料的選用 22 5 6 安裝與配合 22 5 6 1 凸模和凹模的裝配間隙 22 5 6 2 卸料板與凸模的裝配間隙 23 5 7 卸料裝置 23 5 8 裝配采用 H7 M6 的部分 23 結 論 24 致 謝 25 參考文獻 26 常州工學院畢業(yè)設計 1 前 言 我們日常生活中所用器具幾乎均需用模具來成型實現(xiàn) 模具對人們而言將不再陌 生 如在電子 汽車 電機 電器 儀器 儀表 家電和通信等產品中 60 80 的 零部件都要依靠模具成形 用模具生產制件所具備的高精度 高復雜程度 高一致性 高生產率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 模具又是 效益放大器 用 模具生產的最終產品的價值 往往是模具自身價值的幾十倍 上百倍 標志沖模技術先進水平的多工位級進模 是我國重點發(fā)展的精密模具品種 級進 模能夠在一副模具內完成復雜零件的沖裁 彎曲 拉深 立體成型以及裝配等復雜工 藝 具有生產效率高 操作安全可靠 可以加工復雜零件等特點而受到普遍的重視 應用也日益廣泛 有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具 已達 到國際水平 其他如 48 54 68 條腿集成電路柜架多工位級進模 電子槍硬質合金多 工位級進模 別克轎車安全帶座式多工位級進模 空調器散熱片多工位級進模 均達 到國外同類產品水平 但總體上和國外多工位級進模相比 在制造精度 使用壽命 模具結構和功能上 仍存在一定差距 本文將對電位器接線片沖壓工藝與多工位級進模設計作一個系統(tǒng) 詳細的介紹 畢業(yè)設計的意義在于 綜合運用所學課程的理論和生產實際知識 進行多工位級進模 設計工作的實際訓練 培養(yǎng)個人獨立工作能力和創(chuàng)新能力 樹立理論聯(lián)系實際和嚴謹 求實的工作作風 鞏固 擴充模具專業(yè)課程所學內容 掌握多工位級進模的設計方法 和步驟 掌握多工位級進模設計的基本技能 如計算分析 計算機繪圖 查閱設計資 料和撰寫設計說明書 熟悉標準和規(guī)范 通過畢業(yè)設計 提高了自我分析 解決問題的能力 對學過的基礎知識進行復習 和運用 對專業(yè)知識做到更深一步的掌握和拓展 了解模具專業(yè)前沿技術 提高自己 的動手能力 為進入工作崗位打好基礎 畢業(yè)設計的設計面較廣 有一定難度 設計是按學習 消化 吸收 創(chuàng)新的思路 進行的 整個設計是由個人獨立完成 所以設計內容可能會有一些漏洞和錯誤 殷切 希望各位老師及領導予以批評和指正 在畢業(yè)設計過程中 得到了柯旭貴教授等老師的悉心指導和幫助 在此一并致以 衷心的感謝 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 2 第 1 章 工藝設計 1 1 零件介紹 本課題零件見圖 1 1 所示 材料為厚 0 3mm 的 Al1060 要求生產批量 大量 該零 件用到了沖裁 拉深 脹形 翻邊 側沖孔 彎曲 落料等工藝 圖 1 1 零 件 二 維 圖 圖 1 2 零 件 3D 圖 1 2 零件工藝分析 如圖 1 2 所示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸 取為 IT14 級 沖裁工藝性 零件材料為 Al1060 屬軟鋁 有良好的塑性 料厚為 0 3mm 屬薄料 該沖壓件上有個側孔 直徑為 2mm 孔尺寸精度要求一般 沖壓性能好 拉深的工藝性 該零件的材料適合拉深 圖示零件包含只有一個拉深圓筒 在拉 深普通的單圓筒制件時 圓筒側壁是依靠周圍凸緣的金屬不斷流入側壁而成形的 側 常州工學院畢業(yè)設計 3 壁的變形條件在圓周上各處都一樣 所以變形比較均勻 因為拉深件的兩側還有料 所以拉深件需要加個凸緣 提高工件的拉深工藝性能 1 3 毛坯的確定 進行多工位級進模設計時 要根據零件圖計算 并繪制出零件的產品圖 由于該 零件形狀雖然較為簡單但需要的工步較多 零件毛坯尺寸的求解 通過 Pro E 三維造型 導出 iges 文件 圖 1 3 和圖 1 4 圖 1 3 毛 坯 三 維 圖 圖 1 4 毛 坯 二 維 圖 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 4 第 2 章 工藝計算 2 1 工藝計算 在進行多工位級進模設計時 首先要設計條料排樣圖 條料排樣圖的設計是多工 位級進模設計時的重要依據 多工位級進模條料排樣圖設計的好壞 對模具設計的影 響是很大的 排樣圖設計錯誤 會導致制造出來的模具無法沖制零件 條料排樣圖一 旦確定 也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序 模具的工位數 零件的 排樣方式 模具步距的公稱尺寸 條料載體的設計形式等一系列問題 在本模具中 排樣設計總的原則是先進行拉深 脹形 沖預制孔 翻邊 側沖孔 切邊 彎曲 最 后落料 并要考慮模具的強度 剛度 結構的合理性 帶料拉深工藝計算 2 1 1 切邊余量的確定 有文獻 1 p127 表 4 2 Df d 20 9 3 1 78 得切邊余量為 1 6mm 放大為 2mm 故 凸緣直徑選用 Df 20mm 2 1 2 計算毛坯直徑 D 由文獻 1 p128 式 4 22 得 D df 2 4dh 3 44dr 1 D df 2 4dh 3 44dr 1 2 20 2 4 9 3 6 3 44 9 3 0 5 1 2 24 669mm 所以毛坯直徑選 D 25mm 由文獻 1 p94 式 3 25 得 L 彎 1 57 r x0t 毛坯長 L 2 0 2 23 2 9 2 0 2 0 5 6 0 5 0 5 9 2 0 3 0 5 L 彎 1 0 5024 3 L 彎 2 3 0 9875 3 14 0 5 1 2 42 8698 43 所以毛坯總長 毛坯長 搭邊 修邊余量 43 3 5 2 48 5 毛坯寬 B D 25 2 1 3 步距 S 的確定 由文獻 2 p33 得 S L a S L a 25 1 4 26 5 2 1 4 判斷 1 拉深 根據寬凸緣拉深系數的定義 寬凸緣件總拉深系數 m d D 9 3 20 0 465 由文獻 1 P136 式 4 23 得 依據文獻 1 表 4 6 得 dt d 0 53 0 465 所以該拉深可以一次拉深好 2 沖預制孔 由文獻 1 P176 式 5 3 得 d D1 3 14 r t 0 2 2h 1 dm 2 h 0 43r 0 72t 0 3 8 2 1 0 43 0 5 0 72 0 3 2 016 所以 d 取 2 3 翻邊 由文獻 1 P176 式 5 6 得 常州工學院畢業(yè)設計 5 h dm 2 1 k 0 43r 0 43r 0 57r 3 8 2 1 0 53 0 43 0 5 0 57 0 5 1 3221 則 h 取 2 而實際翻邊高度 h 1 所以只需要一次翻邊 2 2 毛坯排樣設計 2 2 1 毛坯排樣 毛坯在板料上可截取的方位很多 這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性 典型毛 坯排樣 單排 斜排 對排 無費料排樣 多排 混合排 毛坯排樣的原則 1 材料利用率要盡量高 2 滿足產品零件沖裁及后工序的要求 該零件呈圓形且外形比較規(guī)則 同時考慮到工序排樣要求 毛坯采用單排方案 如圖 2 1 所示 圖 2 1 毛 坯 排 樣 圖 2 2 2 搭邊 由文獻 1 P43 表 2 6 查得搭邊系數 c 1 4 由文獻 1 P42 表 2 5 查得 工件間搭邊 a 2 2 側邊搭邊 b 2 5 則搭邊尺寸 工件間 a 2 2 1 4 2 8 側邊 b 2 5 1 4 3 5 步距 步距是沖壓過程種條料每次向前送進的距離 其值為排樣是沿送進方向兩相鄰毛 坯之間的最小距離值 步距可定義為 S L a 由文獻 2 P33 式 3 1 得 式中 S 沖裁步距 L 沿條料送進方向 毛坯外形輪廓的最大寬度值 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 6 a 沿送進方向的搭邊值 該零件的步距確定為 S 25 2 8 27 8 28 2 2 3 條料寬度 由文獻 2 P33 查得 條料寬度指根據排樣的結果確定的毛坯所需條料的寬度方向的最小尺寸 條料寬 度為 B D 2 a 式中 B 條料寬度的理論值 D 垂直于送料方向毛坯的最大輪廓尺寸 a 側搭邊值 條料寬度的單向極限偏差 該零件條料寬度的確定 B 25 2 3 5 0 3 33 0 3mm 2 3 沖切刃口設計 1 刃口分解與重組應有利于簡化模具結構 分解階段應盡量少 重組后成形的 凸模和凹模外形要簡單 規(guī)則 要有足夠的強度 要便與加工 2 刃口分解應保證產品零件的形狀 尺寸 精度和使用要求 3 內外形輪廓分解后各階段間的連接應平直或圓滑 4 分段搭接點應盡量少 搭接點要避開產品薄弱部位和外形重要部位 5 有公差要求的直邊和使用中有滑動配合的邊應一次沖切 不宜分段 6 復雜外形以及有窄槽或細長的部位最好分解 復雜內形最好分解 7 外輪廓各段毛刺方向有不同時應分解 2 4 工序排樣 在多工位級進模沖壓中 工序件在級進模內隨著沖床一次就向前送一個步距 到 達不同的工序 由于各工位的加工內容互不相同 因此 在級進模設計中 要確定從 毛坯板料到產品零件的轉化過程 既級進模各工位的所要進行的加工工序內容 這一 設計過程就是工序排樣 2 4 1 工序排樣遵循的原則 1 工件排樣要保證產品零件的精度和適用要求 2 工序應盡量的分散 以提高模具壽命 簡化模具結構 3 合理安排各工序 使壓力中心盡可能與模具幾何中心接近 4 同一工位個沖切凸模應盡量設計為同一高度 5 沖孔在前 外形沖切和落料在后 6 為保證條料送進的步距精度 第一工位安排沖導正孔 第二工位設導正銷 在其后的各工位上 優(yōu)先在易竄動的工位設置導正銷 7 設置空位 可以提高凹模 卸料板和凸模固定板的強度 8 工件和廢料應能順利排出 9 排樣方案考慮模具加工設備的條件 常州工學院畢業(yè)設計 7 2 4 2 空工位的設置 空工位指工序經過時 不作任何的沖切加工的工位 在級進模設置的空工位時為 了提高模具的強度 保證模具的壽命和產品的質量以及模具中特殊機構的設置等 空 工位的設置非常普遍 在該零件中 無須設置空工位 2 4 3 載體的設置 級進模由多個工位組成 沖壓過程中各個工位的加工內容不同 因此 把工序件 從第一工位運送到最末工位是級進模的基本條件之一 載體要求必須由足夠的強度 能平穩(wěn)的將工序送進 2 4 4 側刃設置 側刃是級進模用得最廣的定距機構 其工作原理是在條料側邊上沖出與送進步距 相等的缺口 利用側刃擋塊對條料缺口處臺肩的阻擋實現(xiàn)定距 用側刃定距精度可靠 生產率高 因而 是級進模常用的定距方式 由于它以切去條料邊緣少量材料形成的臺 肩定位 所以增加了材料的消耗和沖壓力 一般用于生產率要求高 步距較小 材料 較薄的級進模 本設計中用第一個沖切刃 作側刃 后帶一臺階 稱側刃擋塊 和側刃一起工作 帶料每送進 只能送到被側刃切除的地方 實現(xiàn)對帶料的 X 向定位 2 4 5 導料板設置 導料是工序件 Y 向定位機構 對條料橫向 寬度方向 定位 從而使條料沿直線 送進 否則 條料擺動會影向產品精度 該產品存在拉深浮頂 因此采用導料浮頂銷 進行導料 該模具采用無側壓導料板 導料間距和浮頂高度計算 導料間距 W B 0 05 0 2 33 0 1 33 1mm 浮頂高度 H h 最大成型高度 1 5 6 1 7mm 2 4 6 工序排樣 多工位級進模的工序排樣設計是多工位級進模設計的關鍵 是決定級進模優(yōu)劣的 主要因素之一 根據該零件的要求以及上述工藝特點的分析 設計多工位連續(xù)工序排樣 方案 如圖 2 2 所示 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 8 圖 2 2 工 序 排 樣 圖 具體工位安排如下 拉深 脹形 沖預制孔 翻邊 側沖孔 切邊 彎曲 落料 常州工學院畢業(yè)設計 9 第 3 章 級進模具設計 3 1 級進模結構設計方法 級進模是用多個零件按照一定關系裝配而成的有機整體 結構是模具的 形 模 具的優(yōu)劣很大程度上體現(xiàn)在模具結構上 因此級進模的結構對模具的工作性能 加工 性 成本 周期 壽命等起著決定性作用 3 1 1 級進模結構設計原則 級進模結構設計是要遵從以下原則 1 盡量選用成熟的模具結構或標準結構 2 模具要有足夠的剛性 以滿足壽命和精度的要求 3 結構應盡量簡單 實用 要具有合理的經濟性 4 能方便的送料 操作要安全簡便 出件容易 5 要考慮廢料的處理 6 模具零件之間定位要準確可靠 連接要牢固 7 要有利于模具零件的加工 8 模具結構要與現(xiàn)有的沖壓設備相協(xié)調 9 模具容易安裝 易損件更換方便 3 1 2 結構設計內容 結構設計大體可以分為兩步 第一步根據工序排樣的結果確定模具的基本結構框 架 確定組成級進模的主要結構單元及形式 對模具制造和使用提出要求 第二步確 定各結構單元的組成零件及零件間的連接關系 結構設計的結果是模具裝配圖和零件 明細表 3 1 3 結構概要設計內容 概要設計是級進模結構設計的開始 它以工序排樣圖為基礎 根據產品零件要求 確定級進模的基本結構框架 結構概要設計包括 1 模具基本結構 倒裝關系的確定 導向方式確定 卸料方式確定 2 模具基本尺寸 模具平面尺寸 模板厚度 模具閉合高度 3 模架基本結構 模架的外形與尺寸 導柱與導套 模座形式 模柄 4 壓力機的選擇 壓力機的類型 壓力機規(guī)格 5 模具價格與加工周期 畢業(yè)設計可以省略 3 2 本次模具總體結構 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 10 圖 3 1 模 具 圖 2D 本模具是一套 7 工位帶料連續(xù)拉深級進模 圖 4 1 采用無切口的形式 完成拉 深 脹形 沖孔 切邊 翻邊和落料 采用手工送料 大批量生產時加上條料自動送 料裝 步距 28mm 模具長 400mm 寬 300mm 模具結構見圖 C 采用滑動導套模架 凸模固定板用于安裝所有拉深凸模 沖孔落料凸模和一脹形凹模 凹模固定板用于安 裝所有拉深凹模 沖孔落料凹模和一脹形凸模 卸料板兩塊 由六個彈簧 這種結構 可以使搭邊不易拉斷 各個工位都裝有單獨的頂件器 減小了拉深錐度的起皺趨向 建立了拉深變形的有利條件 為便于制造和修模 拉深的凸模盡量采用標準件追加工 凹模形狀均較為簡單 且拉深磨損不大 采用整體臺階式結構 方便加工 保證 精度 臺階用以直接固定 卸料板與凸模固定板之間的距離為 13 2mm 模具閉合高 度為 192 5mm 3 3 模具工作過程 這里所設計的是一個沖裁拉深多工位級進模 模具的工作原理闡述如下 合模時 條料送入后借助始用擋料裝置行進首次定位 在第一個工位進拉深 在第 二工位沖出預制孔和脹形的 沖預制孔是為下一工位的翻邊做準備 第三工位是翻邊 第四工位進行側孔的沖孔 第五工位是切邊 為下一工位彎曲準備 第六工位是彎曲 第七工位是落料 可以依靠尾料定位銷 件 51 來定位 在拉深結束后 進行整形 然后沖底孔 最后落料 成型零件與條料分離 上模下行時 各工序同時進行 隨著 上模的下行 凹模固定板抵住卸料板 這時卸料板起來壓料作用 減少條料起皺的可 能性 凸模逐漸進入凹模 各工序的頂桿碰到工件 其下的彈簧被壓縮 推桿下行 在上模座下行的同時 沖裁 拉深等各工序同時完成 模具閉合時沖裁工位上板料分 離 工件疊加到通一定高度通過出件槽工件將從斜面上滑下去 開模時 上模向上運動 下模保持原位 卸料板在 6 個彈簧的作用下 平穩(wěn)回程 同時 卸料板將工件從凸模往下推出 卸料板上升浮動至工件成型的最大高度 5mm 卸料螺釘將限制其繼續(xù)上行 下模座中彈頂結構的彈簧在上模上行過成型最大高度 常州工學院畢業(yè)設計 11 5mm 的時候彈簧都恢復其預壓縮的高度 頂桿則處于最高位置 成型部位全部頂出 而上模繼續(xù)上行至最高位時 開模行程終了 工人將條料抬起 向前送進一個步距 進行下一次的沖裁拉深 3 4 工藝計算 工藝計算是選用壓力機 模具設計以及強度校核的重要依據 為了充分發(fā)揮壓力 機的潛力 避免因超載而損壞壓力機 所以計算是非常必要的 3 4 1 沖裁力的計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力 它是隨凸模行程而變化的 通常說的沖 裁力是指沖裁力的最大值 平刃沖模的沖裁力可按下式計算 F KLt 由文獻 1 P189 式 5 29 得 式中 F 沖裁力 N L 零件剪切周長 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪強度 MPa K 系數 一般取 K 1 3 為簡便計算 可用材料的抗拉強度 來計算 MPa 按下式估算沖裁力 F Lt 已知零件材料是 Al1060 取 110Mpa 由文獻 1 P17 表 1 4 得 材料厚度 t 0 3mm L 值由全部沖裁線即沖裁零件周長尺寸組成 通過三維造型分析計算得到各沖 裁的周長分別如下 工位 2 沖預制孔 L 3 14 2 6 28 工位 4 側沖孔 L 3 14 2 6 28 工位 5 切邊 L 2 23 3 5 2 4 3 9 7 2 129 4mm 工位 7 落料 L 57 7mm 沖預制孔沖裁力 F 2 Lt 6 28 0 3 110 207 24 N 側沖孔沖裁力 F 4 Lt 6 28 0 3 110 207 24 N 切邊沖裁力 F5 Lt 129 4 0 3 110 4270 2 N 落料沖裁力 F7 Lt 57 7 0 3 110 1904 1N 3 4 2 拉深力的計算 已知零件材料是 Al1060 取 110Mpa 材料厚度 t 0 3mm 各工序力計算如下 首先 判斷拉深是否需要壓邊圈 t D0 100 0 3 25 100 1 2 2 故需要使用壓邊圈 壓邊力 由文獻 1 P154 查表 4 13 得單位壓邊力 q 1 0 p154 Q Aq 544 10 544N 文獻 1 P154 得 因此選用壓邊圈拉深圓筒形零件所需的拉深力求解公式 由文獻 1 157 公式 4 38 和表 4 14 K1 1 0 由文獻 1 P157 式 4 39 得 F d 1 t b K1 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 12 拉深力 F d 1 t b K1 3 14 9 3 0 3 110 1 0 963 666 N 式中 F 拉深力 N t 毛坯厚度 mm b 材料抗拉強度 MPa 3 4 3 脹形力的計算 由文獻 1 P189 式 5 29 所需要的力 P L t b K 式中 P 脹形力 t 板料厚度 b 材料的抗拉強度 K 系數 與肋的寬度及深度有關 在 0 7 1 之間 L 加強肋的周長 L 3 14 1 3 14mm P 3 14 0 3 110 0 9 93 258N 3 4 4 卸料力的計算 沖裁時 工件或者廢料從凸模上取下來的力叫卸料力 由文獻 1 P47 式 2 31 得 卸料力 F X KX F KX 卸料力系數 由文獻 1 P48 查表 2 11 KX 0 065 0 075 取 K 卸 0 07 F 沖裁力 Fpx Kx F1 0 07 93 258 6 52806N F2X Kx F1 0 07 207 24 14 5068N F3x Kx F2 0 07 207 24 14 5068N F4x Kx F3 0 07 4270 2 298 914N F5x Kx F4 0 07 1904 1 133 287N F7x Kx F6 0 07 963 666 67 45662N 3 4 5 推件力的計算 從凹模內將工件或者廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力 由文獻 1 P47 式 2 32 得 推件力 F T n KT F FT 卸料力系數 由文獻 1 P48 查表 2 11 KT 0 1 n 同時卡在凹模里的工件數目 n h t h 圓柱形凹模腔口高度 t 材料厚度 F 沖裁力或拉深力 F2 n K F2 7 0 3 0 1 207 24 483 56N F4 n K F4 7 0 3 0 1 207 24 483 56N F5 n K F5 7 0 3 0 1 4270 2 9963 8N 常州工學院畢業(yè)設計 13 F7 n K F7 1 1904 1 1904 1N 3 4 6 頂件力的計算 從凹模內將工件或者材料逆沖裁方向頂出的力叫頂件力 由文獻 1 P47 式 2 33 頂件力 F D KD F FD 卸料力系數 由文獻 1 P48 查表 2 11 KD 0 14 F 沖裁力或拉深力 F2D KD F4 0 14 207 24 29 0136N F4D KD F5 0 14 207 24 29 0136N F5D KD F6 0 14 4270 2 589 008N F7D KD F7 0 14 1904 1 266 574N 3 4 7 模具壓力中心的確定 由文獻 1 P76 可知 沖壓力合力的作用點稱為壓力中心 沖模壓力中心盡可能和模柄軸線以及壓力機 滑塊中心線重合 以使沖模平穩(wěn)工作 減少導向件的磨損 提高模具以及壓力機的壽 命 沖模壓力中心的求法 采用求平行力系合力作用點的方法 具體方法如下 確定直角坐標系 x y 計算出級進模各工序的力 如沖裁力 拉深力等 并求出各部分的重心位置的坐 標數值 x 1 y 1 x 2 y 2 x n y n 各部分中心位置的坐標分別為 0 0 16 0 32 0 56 0 72 0 88 0 104 0 120 0 136 0 152 0 按下列公式求沖模壓力中心的坐標數值 x 0 y 0 x0 L 1x1 L2x2 L3x3 L4x4 L5x5 L6x6 L7x7 L8x8 L9x9 F 1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 y0 L 1y1 L2y2 L3y3 L4y4 L5y5 L6y6 L7y7 L8y8 L9y9 F 1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 x y 坐標數值 L 工件輪廓 F 各工序壓力 x0 8304 0 5753 16 10414 32 9992 56 3412 72 1474 88 1008 104 43 776 120 3699 136 9595 152 8304 5753 10414 9992 3412 1474 1008 43776 3699 9595 8679680 97427 89 09 y0 0 3 5 級進模具的零件設計 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 14 3 5 1 凸模和凹模設計原則 凸模和凹模直接擔負著沖壓或拉深的工作 由于加工性質的不同 凸模和凹模的 形狀 結構也不同 凸模和凹模設計原則如下 1 凸模和凹模要有足夠的剛性與強度 由于在高速連續(xù)作業(yè)的條件下 振動極 大 凸模 凹模的磨損也比一般的單工序模具大的多 并且在級進模中許多凸模 凹 模的受力狀態(tài)是不均勻 不對稱 不垂直的 模具的損壞可能性也較大 所以在允許 的條件下 應適當增大其強度 2 凸模和凹模必須便于穩(wěn)定安裝和更換 凸模 凹模必須要求安裝后具有穩(wěn)定 性 這不僅能保證沖制精度 還可以提高沖壓次數 從而擴大了經濟效果 對于各種 不同沖壓工序的凸模 凹模之間都要保持穩(wěn)定的間隙 而且間隙應均勻一致 3 多工位級進模的凸模 凹模要有統(tǒng)一的基準 各種不同沖壓 拉深性質的凸 模 凹模必須協(xié)調一致 4 余料排除方便及時 級進模的連續(xù)沖制過程中 絕不允許把余料帶在凸模上 或留在凹模工作面上 以免損壞模具 5 便于制造 測量和組裝 3 5 2 凸模的設計 凸模的高度根據凸模固定板 卸料板和卸料板墊板的厚度以及凸模在模具閉合狀 態(tài)下進入凹模的深度和料厚來決定 由此可以計算得出沖裁凸模的長度 在本模具中因外行相對簡單 所以凸模均作成整體式采用小臺階固定 這樣提高了 模具制造的精度以及安裝精度 圖 3 2 拉 深 凸 模 圖 3 3 落 料 上 模 常州工學院畢業(yè)設計 15 圖 3 4 彎 曲 凸 模 圖 圖 3 5 切 邊 凸 模 凸模的設計根據其外形 設計為直通式的 便于線切割加工 圖 3 6 沖 預 制 孔 凸 模 圖 3 7 翻 邊 凸 模 具 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 16 圖 3 8 脹 形 凸 模 圖 3 9 側 沖 孔 凸 模 圖 3 10 落 料 凸 模 3 5 3 凹模的設計 在本模具中 凹模采用整體式 且有小倒角過渡 這樣加工方便 無需將所有面 的加工達成一致精度 凹模外形基本是圓形 均用小臺階固定 外形和內形孔相對位 常州工學院畢業(yè)設計 17 置要求較嚴 由于幾個沖裁工序中沖裁形狀均較復雜 故都采用直刃口 尤其是在最 后切邊工序時 用上出件方式 更應選用 刃口高度為 2mm 此刃口強度較好 孔口尺 寸不隨刃磨而增大 但推件力大 拉深的凹模則按照簡易原則 基本都為易加工的圓形 圖 3 11 沖 預 制 孔 凹 模 尺 寸 圖 3 12 翻 邊 凹 模 圖 3 13 拉 深 凹 模 3 6 沖裁刃口尺寸計算 3 6 1 沖裁刃口尺寸計算原則 1 落料件的尺寸取決于凹模尺寸 沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸 2 考慮到沖裁時凸 凹模的磨損 在設計刃口尺寸時 對基準件刃口尺寸在磨 損后增大的 其刃口的公稱尺寸應取工件公差范圍內較小的數值 對基準件刃口尺寸 在磨損后減小的 其刃口尺寸應取工件尺寸公差范圍內較大的數值 3 一般模具制造精度比工件精度高 3 4 級 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 18 4 對于級進模的工藝尺寸不必計算其刃口尺寸 3 6 2 沖裁工作尺寸的計算 公式 變小的尺寸 A 4 xA 增大的尺寸 B B 無變化尺寸 C 2 C 公式中 A B C 凸模刃口尺寸 模具公差 可取 4 零件公差 1 工位 2 沖預制孔凸模 凹模刃口尺寸 尺寸如圖所示 Dp 1 0 3 0 14 0 035 0 042 0 0354 x Dd Dp Zmin d 0 042 0 01 0 035 0 052 0 035 2 工位 5 沖切邊的凸模 凹模尺寸 尺寸如圖所示 Dp 129 4 0 3 0 14 0 035 129 86 0 0354 A Dd Dp Zmin d 129 86 0 01 0 035 129 96 0 035 工位 7 落料凸凹模尺寸 尺寸如圖所示 Dp 57 7 0 3 0 22 0 055 3 8082 0 0554 x Dd Dp Zmin d 3 8082 0 01 0 055 3 9082 0 05 3 拉 深 模 工 作 部 分 尺 寸 計 算 王新華 沖模設計與制造實用計算手冊 P132 零件尺寸按照外形表注 選凹模 為基準 計算公式為 D 凹 D 0 75 凹 D 凸 D 0 75 2 Zmin 各拉深凸凹模尺寸計算如下示 凹模 1 0 22 D 1 9 3 0 75 0 22 02 1359 凸模 1 0 22 d 1 9 3 0 75 0 22 2 0 3 1 8 3 7 卸料板的設計 在本副模具中 將卸料板做成一整塊 以后的每個工序中 整體卸料板在沖裁 拉深完結之后 在彈簧力的作用下 將零件半成品從凸模上推出 起到了卸料作用 其上升的最大高度為零件半成品的最大高度 用卸料螺釘限制行程 如圖 3 11 所示 常州工學院畢業(yè)設計 19 圖 3 11 卸 料 板 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 20 第 4 章 級進模壓力機的選用 4 1 壓力機選用原則 當拉深行程比較大 并且為落料 拉深等的級進工序時 不能簡單地將落料力與 拉深力迭加去選擇壓力機 因為壓力機的公稱壓力是指在接近下死點時的壓力機壓力 因此 應該注意壓力機的壓力 行程曲線 否則很可能由于過早地出現(xiàn)最大沖壓力而使 壓力機超載損壞 一般可按下式作概略計算 淺拉深 F 0 7 0 8 F 0 深拉深 F 0 5 0 6 F 0 公式中 F 在這里是拉深力 壓邊力以及各沖裁力的總和 F0 壓力機的公稱壓力 各工序的所需力的總和分別為 F 沖裁 F2 沖 F4 沖 F5 沖 F7 沖 207 24 207 24 4270 2 1904 1 6588 78N F 卸料 F2 F4 F5 F7 6 52806 14 5068 14 5068 298 24 133 28 67 45662 534 42N F 推 F2 F4 F5 F7 483 56 483 56 9963 8 1904 1 12835 02N F 頂 F2 F4 F5 F7 29 0136 29 0136 589 008 266 574 913 6092N F 總 F 沖裁 F 拉深 F 整形 F 卸料 F 推件 F 頂件 Q 壓邊 6588 78 534 42 12835 02 913 6092 20871 8292N 由于 F 0 7 0 8 F 0 取系數 0 8 有 F0 F 總 0 8 106298 75 0 8 132873N 26089 7865N 26 897865KN 查 P23 沖壓手冊 表 1 5 開式壓力機規(guī)格 初選擇 63KN 的開式壓力機 J 其技術參數如下 公稱壓力 63KN 公稱力行程 3 5mm 滑塊行程 50mm 行程次數 200spm 最大裝模高度 mm 裝模高度調節(jié)量 mm 工作臺尺寸 前后 315mm 左右 200mm 4 2 壓力機的校核 4 2 1 壓力行程 拉深一般需要較大的行程 在拉深中為了便于安放毛坯和工件 其行程一般為拉深件 高度的 2 5 倍 該零件的最大高度 h 7 2 5h 2 5 7 17 5 70 所以滿足 壓力機工作臺面尺寸 常州工學院畢業(yè)設計 21 由于模具外形尺寸為 前后 300 左右 400 而壓力機工作臺面尺寸為 前后 315mm 左右 200mm 所以不滿足條件 4 2 2 重選壓力機 查 P23 沖壓手冊 表 1 5 開式壓力機規(guī)格 初選擇 160KN 的開式壓力機 J 其技術參數如下 公稱壓力 160KN 公稱力行程 5mm 滑塊行程 70mm 行程次數 115spm 最大裝模高度 300mm 裝模高度調節(jié)量 60mm 工作臺尺寸 前后 300mm 左右 450mm 4 2 3 壓力機的再次校核 壓力行程 拉深一般需要較大的行程 在拉深中為了便于安放毛坯和工件 其行程一般為拉深件 高度的 2 5 倍 該零件的最大高度 h 7 2 5h 2 5 7 17 5 70 所以滿足 壓力機工作臺面尺寸 由于模具外形尺寸為 前后 300 左右 400 而壓力機工作臺面尺寸為 前后 300mm 左右 450mm 所以滿足條件 主要參數均符合條件 因此最終選用 160KN 的開式壓力機 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 22 第 5 章 輔助裝置 5 1 固定板 模具中的固定板 有稱安裝板 它的主要任務是對凸模固定 并通過它安裝在模 座上 在兩副模具中 凸模固定板采用整體式結構 安裝大多數的凸模 凹模固定板 亦采用整體結構 固定板由慢走絲線切割加工 制造比較簡單 容易達到精度要求 固定板為了使安裝之零件能正常穩(wěn)定工作 就要求有足夠的強度和剛度即可 參照經 濟性 選用 45 鋼制造 無熱處理要求 5 2 墊板 墊板主要是防止凹模在沖壓過程中 由于沖壓力集中而把模座的接觸面壓壞 在 高速沖壓時 最容易損傷凹模 所以在本次模具設計中 固定板與模座之間增設了墊 板 采用 45 鋼制造 成一整體 淬火熱處理后硬度 43 48HRC 且兩平面光滑 墊板的另一個功用是安裝傳動結構零件 它主要是起支撐這段空間 在多工位級 進模中這樣的墊板也是常用到的 單工序模中其高度一般為 4 12mm 級進模中視實際 應具體而定 5 3 模架 模架是用來保證凸模與凹模的相對位置 對模具進行導向 并且要有足夠的強度 和剛度 在一般情況下 通常采用滑動導向模架 就可滿足要求 在級進模中 如果沒有 合適的模架選用 可以參考標準件自行制造一四導柱滑動導向模架 模座用 HT200 鑄 造 導柱 導套則選用標準件 在單工序模中 采用標準件 5 4 標準件的選用 模具各零部件都是用螺釘和銷釘緊固在一起的 螺釘用以固定 銷釘用以定位 在高速連續(xù)沖壓下 所有零部件的裝配必須牢固可靠 螺釘必須能夠承受沖擊振動的 最大拉 壓負荷和各種扭矩 緊固常用內六角螺釘 GB70 76 螺釘擰入模體的深度不要太深 銷釘常用圓 柱銷 GB119 76 其直徑與螺釘直徑相近 每個模具上只需兩個銷釘 其長度不要 太長 5 5 模具材料的選用 本次模具設計過程中 主要選用的材料有 Cr12MoV 45 YG15 等 5 6 安裝與配合 本模具中的凹 凸模外行大多是圓形 且均做成一整體 精度較高 都以相同配 合安裝于固定板上 為了使條料在成形時始終保持在同一水平面上 凸 凹模的安裝 位置確定一定要慎重 在多工位級進模設計時 一定要注意整體的變形協(xié)調性 使坯 料在下行時保持平整 5 6 1 凸模和凹模的裝配間隙 為了提高模具使用壽命 合理調整零件配合關系 根據精密多工位級進模的特征表 明 主要工作零件之間配合關系的合理選擇十分重要 在本模具中 絕大多數凸模和凹 模采用臺階形式固定 若按一般模具設計 凸模與其固定板可采用過渡配合 但如果這 常州工學院畢業(yè)設計 23 樣 當上下模刃口之間的間隙不均勻時 勢必凸模受到彎曲力矩的作用 若在這種彎曲 力矩作用下工作 凸模極易折斷 因此 本設計中圓形凸模 異形凸模與凸模固定板之間 采用 H7 m6 配合 最好能加工成零間隙的配合狀態(tài) 而不希望有過盈配合 這樣可避免承 受彎曲力矩 保證凸模的使用壽命 5 6 2 卸料板與凸模的裝配間隙 卸料板與凸模之間的配合 查表可知應采用單邊 0 025mm 并使凸模工作過程中不 離開卸料板 運動自如 使之工作壽命提高 其余各工序中所用的整體卸料板采用也采用 極小間隙 保證卸料板的運動精準 5 7 卸料裝置 在級進模中 彈壓卸料板設計成整體 沖壓 拉深工作時 可同時下行 卸料板 不僅有卸料作用 對凸模還起保護作用 保證沖壓 拉深平穩(wěn) 對于改善零件質量有 一定的效果 1 卸料板各工作形孔應當與凸模同心 這種要求要從模具設計及工藝上加以保 證 另外 卸料板的各形孔與對應凸模的配合間隙采用極小間隙 這樣才能起到對凸 模的導向和保護作用 而且間隙愈小 導向效果愈高 模具的壽命也就愈高 然而制 造的難度就愈大 2 為了保持卸料力平衡 兼之考慮板上其他固定零件的分布 卸料螺釘盡量布 置在全部工作形孔的外圍 設置了 4 個卸料彈簧 彈力稍大 起到較好的卸料作用 5 8 裝配采用 H7 m6 的部分 1 凸模與固定板之間的配合 2 凹模與固定板之間的配合 3 模柄和壓力機模柄孔的配合 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 24 結 論 時光飛逝 轉眼間我們就要大學畢業(yè)了 這次畢業(yè)設計給了我很大的感想 通過 這次的畢業(yè)設計真的讓我學到了很多東西 在以前的學習中 我以為自己學到了很多 專業(yè)方面知識 曾經還一度的認為自己不錯 但是通過這次畢業(yè)設計 使我發(fā)現(xiàn)我以 前學的還不不牢固 還不夠扎實 在工廠實習的這段時間以后 我發(fā)現(xiàn)自己了的缺陷 和不足 而且還非常的缺乏經驗 因為在學校的時候我們接觸的都是些純理論的專業(yè) 知識 并沒有與實踐聯(lián)系起來 所以我們對模具的認識只局限在表面上的感性的認識 而沒有上升到理性認識的高度 換句話說就是還沒有真正的認識模具這一名詞的真正 含義 但是只有實踐還是不夠的 經驗才是最寶貴的 而對與我們這些剛剛走出大學 校園的畢業(yè)生來說最缺乏的就是經驗了 這次畢業(yè)設計我做的課件是柯老師給的 通過這次畢業(yè)設計 提高了獨立思考分 析以及解決問題的能力 在設計的整個過程中 能夠進一步將所學的設計軟件熟練運 用 對以往學過的理論基礎知識進行復習和運用 溫故而知新 對專業(yè)知識做到更進 一步的掌握 并通過此次畢業(yè)設計對專業(yè)知識有一個拓展 了解模具專業(yè)前沿技術 以理論結合實際進一步提高自己的動手能力 為將來進入工作崗位打好基礎 這次畢業(yè)設計課題的設計面較廣 有一定難度 其特點在于 產品為電位器接線 片制件 因為工件較小 使得毛坯確定和模具設計難度加大 設計是按學習 消化 吸收 創(chuàng)新的思路進行的 通過這次畢業(yè)設計 我得到了一個工程技術人員所必需的 初步綜合訓練 鞏固 擴大和深化所學專業(yè)的基本能力 但由于以前對多工位級進模 的知識接觸很少 更無涉及到其設計 所以在設計過程中不可能做的完全理想 此次 設計的拉深彈頂結構并非最佳結構 推桿得不到有效的導向 當然 在設計中肯定還 有其他誤漏和不足之處 殷切希望各位老師及領導予以批評和指正 常州工學院畢業(yè)設計 25 致 謝 近四年的大學生活即將結束 在將要完成本科畢業(yè)論文的時刻 不禁感慨萬千 回 首四年來所經過的學習歷程 是各位尊敬的前輩 老師 同學和朋友們的親切關懷 精心呵護和悉心照料下度過的 在此 我要對所有關心 愛護和幫助過我的人的表示 感激 本次畢業(yè)設計是在柯旭貴老師的精心指導下完成的 柯老師各方面都嚴格要求我 們 在畢業(yè)設計的過程中柯老師給予了非常具體和十分有效的關懷 指導和幫助 為 此 我謹向尊敬的老師致以崇高的敬意和誠摯的謝意 在這里 我也要向四年來一直關心和支持我學習的領導 同學和朋友們表示衷心 的感謝 再一次向曾經培養(yǎng) 教育 關心和幫助過我的前輩 老師和朋友們致以深深 的謝意 電位器接線片沖壓工藝與模具設計 26 參考文獻 1 高錦張 塑性成形工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2001 8 2 王俊彪 多工位級進模設計 西安 工業(yè)大學出版社 1999 1 3 陳炎嗣 多共位級進模設計與制造 北京 機械工業(yè)出版社 2006 9 4 美國工程技術聯(lián)合公司 eta DYNAFORM 用戶手冊 互聯(lián)網資料 5 姜奎華主編 沖壓工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2002 3 6 肖景容姜奎華主編 沖壓工藝學 北京 機械工業(yè)出版社 2002 8 7 梁炳文主編 實用板金沖壓圖集 第 1 集 北京 機械工業(yè)出版社 1999 8 8 梁炳文主編 實用板金沖壓圖集 第 2 集 北京 機械工業(yè)出版社 1999 8 9 楊玉英主編 實用沖壓工藝及模具設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2004 7 10 TIM STEPHENS Forming Theory 互聯(lián)網資料