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江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 論 文 題 目 角墊片模具設(shè)計(jì) 作 者 指 導(dǎo) 教 師 所 學(xué) 專 業(yè) 班 別 學(xué) 號 完 成 日 期 第 2 頁 共 20 頁 目 錄 摘要 3 前言 3 第一章 工件的工藝性分析 4 1 1 沖壓件的工藝性分析 4 1 2 確定工藝方案 5 第二章 主要工藝參數(shù)計(jì)算 7 2 1 畫排樣圖 7 2 2 材料利用率計(jì)算 7 2 3 計(jì)算沖壓力 8 2 3 1 沖孔力的計(jì)算 8 2 3 2 落料力的計(jì)算 8 2 3 3 卸料力的計(jì)算 9 2 3 4 推件力的計(jì)算 9 2 3 5 總沖裁力的計(jì)算 9 2 4 計(jì)算壓力中心 9 2 5 選擇沖壓設(shè)備 10 第三章 主要工作部分尺寸計(jì)算 11 3 1 落料模尺寸計(jì)算 11 3 2 沖孔模尺寸計(jì)算 11 第四章 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4 1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4 2 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及固定板 卸料板的選取 13 4 3 落料凸模與沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4 4 模架的選擇 15 4 5 推件裝置的選擇 15 4 6 條料送進(jìn)和定位方式的選擇 15 第五章 校核壓力機(jī)安裝尺寸 16 第六章 總結(jié) 17 第 3 頁 共 20 頁 角墊片模具設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)了一套落料 沖孔的模具 經(jīng)過查閱資料 首先要對零件進(jìn)行工藝分析 經(jīng)過工藝分析和對比 采用落料 沖孔工序 通過沖裁力 頂件力 卸料力等計(jì)算 確定壓力機(jī)的型號 在分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具 得出 將設(shè)計(jì)的模具類型后將模具的各工作零部位設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來 在文檔中第一部分 主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r 說明了沖壓模具的重要性 與本次設(shè)計(jì)的意義 接著是對沖壓件的工藝分析 完成了工藝方案的確定 第二部分 對零件排樣圖的設(shè)計(jì) 完成了材料利用率的計(jì)算 再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模 工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù) 最后對主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件 的選擇 為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和模具的成形提供依據(jù) 以及為裝配圖各尺寸提供依 據(jù) 通過前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖的裝配圖 本次設(shè)計(jì)闡述了沖壓倒裝復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程 本模具性能可靠 運(yùn)行 平穩(wěn) 提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度個(gè)生產(chǎn)成本 關(guān)鍵詞 沖壓模 復(fù)合膜 連接片 沖裁間隙 第 4 頁 共 20 頁 前 言 零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計(jì)的依據(jù) 而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是實(shí)現(xiàn)工藝過程的 可靠保證 若沖壓工藝有所改動(dòng) 往往會造成模具的返工 甚至報(bào)廢 沖裁同樣的零 件 通?？梢圆捎脦追N不同方法 工藝過程設(shè)計(jì)的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn) 經(jīng)濟(jì)上 合理 生產(chǎn)上高效 使用上安全可靠的原則 是零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項(xiàng)技 術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益 沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛 在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中 工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng) 度大 勞動(dòng)量大 嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高 隨著當(dāng)今科技的發(fā)展 工業(yè)生產(chǎn)中模具 的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視 而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來 沖壓模具的自動(dòng) 送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中 沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率 減輕工人 負(fù)擔(dān) 具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值 沖壓靠壓力機(jī)和模具對板材 帶材 管材和型材等施加外力 使之產(chǎn)生塑性變形 或 分離 從而獲得所需形狀和尺寸的工件 沖壓件 的成形加工方法 沖壓和鍛造同屬塑 性加工合稱鍛壓 沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶 全世界的鋼材中 有 60 70 是板材 其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品 汽車的車身 底盤 油箱 散熱 器片 鍋爐的汽包 容器的殼體 電機(jī) 電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的 儀器 儀表 家用電器 自行車 辦公機(jī)械 生活器皿等產(chǎn)品中 也有大量沖壓件 沖壓件與鑄件 鍛件相比 具有薄 勻 輕 強(qiáng)的特點(diǎn) 沖壓可制出其他方法難 于制造的帶有加強(qiáng)筋 肋 起伏或翻邊的工件 以提高其剛性 由于采用精密模具 工件精度可達(dá)微米級 且精度高 規(guī)格一致 可以沖壓出孔窩 凸臺等 冷沖壓件一 般不再經(jīng)切削加工 或僅需要少量的切削加 工 熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓 件 但仍優(yōu)于鑄件 鍛件 切削加工量少 第 5 頁 共 20 頁 第一章 工件的工藝性分析 1 1 沖壓件的工藝性分析 制件如圖 1 1 所示 材料為 Q235 號鋼 厚度 2mm 制件尺寸精度為 IT9 級 為大 批量生產(chǎn) 圖 1 1 角墊片 根據(jù)工件的材料 厚度 形狀尺寸 在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)過程時(shí) 從以下幾點(diǎn)進(jìn) 行分析 1 孔徑是否太小 太小會導(dǎo)致凸模強(qiáng)度不夠 2 該工件有兩道工序完成 是否應(yīng)分兩個(gè)工位完成 還是一個(gè)工位完成 哪種 方法能更好的保證達(dá)到加工的要去 值得考慮 3 這里是大批量生產(chǎn) 應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇 保證有一定的模具壽命 第 6 頁 共 20 頁 4 該模具的落料凹模形狀較復(fù)雜 應(yīng)注意它的制造工藝和精度 1 2 確定工藝方案 根據(jù)工件的工藝分析 其基本工序有沖孔 落料兩種 按其先后順序組合 可得 如下三種方案 1 落料 沖孔 單工序模 2 沖孔 落料 連續(xù)模 3 沖孔 落料 復(fù)合模 方案 1 屬于單工序模沖壓 由于工件生產(chǎn)批量較大 尺寸較小 這種方案生產(chǎn)率 低且操作不安全 不適用 方案 2 屬于連續(xù)模沖壓 此方案雖容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 但價(jià)格與工位成比例上 升 需分別設(shè)計(jì)配套模具 在本題中不是最適合的沖裁方案 方案 3 屬于復(fù)合模沖壓 此方案與前兩種相比更適合 兩道工序能在同一工位里 完成 操作簡單 復(fù)合生產(chǎn)要求 故此方案最為合適 第 7 頁 共 20 頁 第二章 主要工藝參數(shù)計(jì)算 2 1 畫排樣圖 圖 2 1 排樣圖 因?yàn)楣ぜ男螤畋容^復(fù)雜 且加工起來比較困難 為了能加工出最好的產(chǎn)品 在 此采取單排的排樣方案如圖 2 1 所示 由文獻(xiàn) 1 表 3 3 搭邊尺寸 a 的取值 得 a 3mm a1 2mm 從排樣圖中可知 條料寬度 B 222 37mm 送料步距為 H 76 36mm 這樣排樣將只 有一個(gè)工位 將落料和沖孔兩道工序復(fù)合在一起 先沖孔 后落料 2 2 材料利用率計(jì)算 由文獻(xiàn) 2 材料利用率的計(jì)算公式為 nA bh 100 式中 材料的利用率 第 8 頁 共 20 頁 n 一個(gè)步距內(nèi)的制件數(shù) A 制件的面積 A 12916mm b 板料寬度 mm h 排樣的步距 mm 12916 222 73 76 36 100 76 07 2 3 計(jì)算沖壓力 2 3 1 沖孔力的計(jì)算 F 沖 nlt b 式中 F 沖 沖孔力 KN n 一個(gè)步距內(nèi)的制件數(shù) l 制件內(nèi)輪廓周長 mm t 板料厚度 mm b 材料的抗拉強(qiáng)度 460MPa l 2 14 87 92mm F 沖 87 92 2 460 80 89KN 2 3 2 落料力的計(jì)算 F 落 nlt b 式中 F 落 落料力 KN n 一個(gè)步距內(nèi)的制件數(shù) l 制件外輪廓周長 mm t 板料厚度 mm b 材料的抗拉強(qiáng)度 460MPa l 40 1 41 2 42 2 91 2 133 588 4mm F 落 588 4 2 460 541 33KN 2 3 3 卸料力的計(jì)算 F 卸 KP 第 9 頁 共 20 頁 式中 F 卸 卸料力 KN K 卸料力系數(shù) 由文獻(xiàn) 2 表 3 13 得 K 取 0 05 P 沖裁力 KN F 卸 0 05 541 33 80 89 31 46KN 2 3 4 推件力的計(jì)算 F 推 KP 式中 F 推 推件力 KN K 推件力系數(shù) 由文獻(xiàn) 2 表 3 13 得 K 取 0 05 P 落料力 KN F 卸 0 05 541 33 27 07KN 2 3 5 總沖裁力的計(jì)算 F 總 F 沖 F 落 F 卸 F 推 80 89 541 33 31 46 27 07 680 75KN 2 4 計(jì)算壓力中心 圖 2 2 壓力中心分析圖 因?yàn)樵摴ぜ檩S對稱零件 所以其重心在對稱中心線上 計(jì)算壓力中心時(shí)僅考慮 如圖 2 2 所示 X 方向的值 lx l1 x1 l2 x2 l3 x3 l4 x4 第 10 頁 共 20 頁 133 47 02 42 108 89 14 14 123 74 14 101 12 17024 48 l l1 l2 l3 l4 133 42 14 14 14 233 08 Yc lx l 17024 48 233 08 73 04mm 2 5 選擇沖壓設(shè)備 依據(jù)文獻(xiàn) 3 表 7 4 開式雙柱可傾壓力機(jī) 部分 參數(shù) 初選壓力機(jī)型號規(guī)格為 J23 100 它具有工作臺三面敞開 操作方便 成本低廉的優(yōu)點(diǎn) 該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有 關(guān)參數(shù)為 公稱壓力 1000KN 滑塊行程 140mm 最大閉合高度 400mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 110mm 工作臺尺寸 900mm 600mm 工作臺板厚度 50mm 模柄孔尺寸 60mm 75mm 第 11 頁 共 20 頁 第三章 主要工作部分尺寸計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn) 2 表 3 6 得 間隙值 Zmin 0 28mm Zmax 0 40mm 3 1 落料模尺寸計(jì)算 由文獻(xiàn) 1 的公式 4 2 和表 4 3 及文獻(xiàn) 3 的表 1 20 可得到落料凸 凹模的基本尺 寸計(jì)算公式 凸凹模尺寸系數(shù) x 和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 工件尺寸如圖 4 1 所示 因模具的制造精度應(yīng)比工件高 3 4 級 所以設(shè)模具的制造精度為 IT6 級 則有 工件尺寸 凸模尺寸 0minD凸 凸 Zx凹模尺寸 凹 凹 0D x01 3 025 61325 913 062 416 84 016 84 81 9 02 392 09052 01 57 13 043 80 74 校核 凸 凹 Zmax Zmin 0 40 0 28 0 12mm 經(jīng)校核表中凸 凹模的尺寸偏差均符合要求 即所選的 凸 凹合適 3 2 沖孔模尺寸計(jì)算 對于 孔沖裁凸模 凹模的制造公差可由文獻(xiàn) 3 的表 1 20 查得 凸 43 01 0 011mm 凹 0 011mm 則 凹 凹 0mindZx01 324 凸 凸 1 校核 凸 凹 Zmax Zmin 0 40 0 28 0 12mm 證明所選的 凸 凹合適 由文獻(xiàn) 3 的表 2 13 得 對于孔心距 L 140 1 0 06 L 凹 140 1 0 5 0 06 0 06 8 140 04 0 0075 mm 第 12 頁 共 20 頁 第四章 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具的零件及結(jié)構(gòu) 主要由上模 下模座 落料凹模 落料凸模 沖孔凸模 卸 第 13 頁 共 20 頁 料板 固定板和墊板等零件組成 4 1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雖然工件形狀較復(fù)雜 但為了方便設(shè)計(jì) 凹模采用整體式凹模 具體結(jié)構(gòu)如凹模 零件圖所示 由文獻(xiàn) 2 的表 3 21 與表 3 22 可知落料凹模壁厚 C 為 45 58mm 取 C 45mm 凹模的長度與寬度 L B 315 250mm 由文獻(xiàn) 2 的凹模經(jīng)驗(yàn)公式得凹模最小厚度為 H 凹 37 23mm落FK3 5416 取落料凹模的厚度為 40mm 4 2 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及固定板 卸料板的選取 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式為直通式 具體結(jié)構(gòu)如沖孔凸模的零件圖所示 固定板與凸 模的采用基軸制過盈配合 卸料板與凸模之間的單邊間隙為 0 4mm 凸模的長度6 7hN 計(jì)算公式為 L h1 h2 h3 h 式中 L 凸模長度 mm h1 固定板厚度 為 0 7 H 凹 28mm h2 卸料板厚度 18mm h3 導(dǎo)料板厚度或料厚 mm h 附加長度 一般取 15 20mm 這里取 20mm 則 L 28 18 2 20 68mm 4 3 落料凸模與沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 落料凸模與沖孔凹模為一整體 具體結(jié)構(gòu)如零件圖所示 第 14 頁 共 20 頁 圖 4 1 落料凸模 第 15 頁 共 20 頁 圖 4 2 落料凹模 4 4 模架的選擇 凹模尺寸確定后可參照文獻(xiàn) 4 的表 22 3 46 選取滑動(dòng)導(dǎo)向后導(dǎo)柱模架 400mm 355mm 195mm 240mm GB 7181 1 1995 上模座 315mm 250mm 40mm 材質(zhì)為 HT200 下模座 315mm 250mm 50mm 材質(zhì)為 HT200 導(dǎo)柱 32h5 190mm 材質(zhì)為 Mn 鋼 導(dǎo)套 32H5 100mm 38mm 材質(zhì)為 Mn 鋼 4 5 推件裝置的選擇 推件裝置選取帶有彈性元件和推桿的推件裝置 推力均勻 安全可靠 如裝配圖 所示 4 6 條料送進(jìn)和定位方式的選擇 選用擋料銷作為定位裝置 保證條料送進(jìn)的步距 擋料銷為活動(dòng)擋料裝置 選用 導(dǎo)料銷作為 Y 方向的定位 保證條料送進(jìn)平直 第 16 頁 共 20 頁 第五章 校核壓力機(jī)安裝尺寸 由前文所知 所選的模座外形尺寸為 400mm 355mm 閉合高度 195mm 240mm 由 所選的壓力機(jī)工作臺尺寸 900mm 600mm 最大閉合高度 400mm 封閉高度調(diào)節(jié)量為 110mm 由文獻(xiàn) 2 表 2 5 可得所加墊板厚度為 100mm 則符合安裝要求 所選模柄孔尺 寸與本副模具相符 第 17 頁 共 20 頁 第六章 總結(jié) 通過對角墊片模具的設(shè)計(jì) 對常用成型模具過程中對模具的工藝要求有了更深一 層 的理解 掌握了成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法 對獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新 的鍛煉 在模具制造的加工工藝 來編寫加工工藝卡片 在設(shè)計(jì)過程中充分利用了各種可以利用的方式 同時(shí)在反復(fù)的思考中不斷深化對 各種理論知識的理解 在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用 CAD UG 軟件就是一例 新的工具的 利用 大在提高了工作效率 以計(jì)算機(jī)為手段 專用模具分析設(shè)計(jì)軟件為工具設(shè)計(jì)模具 軟件可直接調(diào)用數(shù)據(jù) 庫中模架尺寸 金屬材料數(shù)據(jù)庫及加工參數(shù) 通過幾何造型及圖形變換可得到模板及 模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計(jì) 模具 CAD UG 技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的革命 大大提高了設(shè)計(jì)效率 尤其是系列 化或類似注射模具設(shè)計(jì)效率更為提高 總之 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的又一次鍛煉完全清楚 充分利用 CAD UG 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 在 模具符合使要求的前提下盡量降低成本 同時(shí)在實(shí)際中不斷的積累經(jīng)驗(yàn) 以設(shè)計(jì)出價(jià) 廉物美的模具 這次設(shè)計(jì)能順利完成 還得感謝張老師的精心指導(dǎo) 但錯(cuò)誤之處在所難免 望批評指 正 非常感謝 第 18 頁 共 20 頁 致 謝 歲月如梭 三年的大學(xué)生涯眨眼而過 為能夠很好的檢驗(yàn)這三年來的學(xué)習(xí)效果 綜合檢查測理論在實(shí)際應(yīng)用中的能力 而進(jìn)行了這次的設(shè)計(jì) 其實(shí)除了平時(shí)的考試 實(shí)驗(yàn)測試外 更重要的是理論聯(lián)系實(shí)際 把知識放到工作上 即此次設(shè)計(jì)的課題為角 墊片模具 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來源于生活 應(yīng)用廣泛 但成型難度大 模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 對模具工作人員是一個(gè)很好的考驗(yàn) 它能加強(qiáng)對模具成型原理的理解 同時(shí)鍛煉對模 具成型的設(shè)計(jì)和制造能力 這次設(shè)計(jì)以角墊片模具為主線 綜合了成型工藝分析 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 最后到模 具零件的加工方法 模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程 能很好得達(dá)到學(xué)以 致用的效果 在設(shè)計(jì)該模具的同時(shí)總結(jié)了以往模具設(shè)計(jì)的一般方法 步驟 模具設(shè)計(jì) 中常用的公式 數(shù)據(jù) 模具結(jié)構(gòu)及零部件 把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯刀綜合應(yīng)用本 次設(shè)計(jì)當(dāng)中來 在設(shè)計(jì)中除使用傳統(tǒng)方法外 同時(shí)引用了 CAD UG 等技術(shù) 使用了 Office 等軟件 力求達(dá)到減小勞動(dòng)強(qiáng)度 提高工作效率的目的 這次設(shè)計(jì)中非常感謝同學(xué)及張老師的精心教誨 第 19 頁 共 20 頁 參考文獻(xiàn) 1 王樹勛 廖紅宜 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社 2009 6 2 楊海鵬 模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程 清華大學(xué)出版社 2011 5 第 20 頁 共 20 頁