沖壓工藝與模具設計說明書.doc

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摘 要 我的畢業(yè)設計是落料沖孔復合模的設計 沖壓模具主要是將板料分離或成形而得 到制件的加工方法 因為模具的生產主要是大批量的生產 而且模具可以保證沖壓產 品的尺寸精度和產品質量 模具的設計與制造主要考慮到模具的設計能否滿足工件的 工藝性設計 能否加工出合格的零件 以及后來的維修和存放是否合理等 在本次設 計中 不僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求 還要保證它的使用壽命 其次設計中還要考慮到它的實際工作環(huán)境和必須完成的設計任務 采用倒裝復合 模 凸凹模的外形和內型孔 凹模型孔采用數控線切割機床加工 在設計中我要考慮 到很多關于我所設計模具的知識 包括它的使用場合 外觀要求等 從這里可以知道 模具設計是一項很復雜的工作 所以在設計要不斷的改進直到符合要求 關鍵詞 落料 工藝性 凸凹模 復合模 Abstract My graduation project is the blanking piercing die stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece Because molds are mainly high volume production and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece can process a qualified parts and later maintenance and storage is reasonable In this design not only to consider making the parts to make to meet the job requirements but also to ensure its service life Second the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task using inverse compound die the shape of main punch the holes die hole model used CNC Cutting Machine I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design including its use of occasions appearance requirements from here you can know that mold is a very complex task so to continuous improvement in the design until it meets the requirements Keyword blanking Technological efficiency main punch compound die 前 言 隨著科學技術的發(fā)展需要 模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備 模具設計是機械專 業(yè)一個最重要的教學環(huán)節(jié) 是一門實踐性很強的學科 是我們對所學知識的綜合運用 通過 對專業(yè)知識的綜合運用 使學生對模具從設計到制造的過程有個基本上的了解 為以后的工 作及進一步學習深造打下了堅實的基礎 畢業(yè)設計的主要目的有兩個 一是讓學生掌握查閱查資料手冊的能力 能夠熟練 的運用CAD進行模具設計 二是掌握模具設計方法和步驟 了解模具的加工工藝過程 本書是落料沖孔復合模設計說明書 結合模具的設計和制作 廣泛聽取各位人士 的意見 經過多次修改和驗證編制而成 為了達到設計的規(guī)范化 標準化和合理性 本 人通過查閱多方面的資料文獻 力求內容簡單扼要 文字順通 層次分明 論述充分 其中附有必要的插圖和數據說明 本書在編寫過程中得到了老師的精心指導和同學們的大力幫助 在此表示衷心的感 謝 由于本人是應屆畢業(yè)生 理論水平有限 實踐經驗不足 書中難免有不當和錯誤的 地方 敬請各位老師與廣大讀者批評指正 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 前 言 III 第一章 緒 論 1 1 1 沖壓工藝與模具的發(fā)展方向 1 1 2 我國模具技術的發(fā)展趨勢 1 第二章 沖壓工藝分析及工藝方案的制定 4 2 1 工藝分析 4 2 2 工藝方案的制定 5 第三章 排樣設計與計算 1 3 1 排樣方法與原則 1 3 2 確定搭邊值 1 3 3 送料步距與條料寬度的計算 1 3 4 材料利用率的計算 2 第四章 沖裁力計算 3 4 1 落料力 沖孔力 卸料力 推件力的計算 3 4 2 壓力機的選擇 4 4 3 確定模具壓力中心 5 第五章 凸凹模的設計 6 5 1 尺寸計算原則 6 5 2 凸 凹模刃口尺寸計算 6 5 3 凸模 凹模 凸凹模的結構設計 7 第六章 模具主要零部件設計 11 6 1 定位方式的選擇 11 6 2 卸料 出件方式的選擇 11 6 3 卸料橡膠的設計計算 12 6 4 模架的選擇 12 7 模具的裝配 調試和檢測 1 7 1 模具的裝配 1 7 2 沖裁模具的調試 2 7 3 模具的檢測 2 8 模具材料的選用要求和選擇原則 4 8 1 冷沖模材料的選用要求 4 8 2 材料的選擇原則 4 第九章 繪制模具總裝圖及零件圖 6 9 1 裝配圖繪制 6 9 2 模具零件圖的繪制 7 總結 8 致謝 10 參考文獻 11 第一章 緒 論 1 1 沖壓工藝與模具的發(fā)展方向 1 1 1 成形工藝與理論的研究 近年來 沖壓成形工藝有很多新的進展 特別是精密沖裁 精密成形 精密剪切 復合材料成形 超塑性成形 軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異 沖壓件的精 度日趨精確 生產率也有極大提高 正在把沖壓加工提高到高品質的 新的發(fā)展水平 前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖裁 而現(xiàn)在 除了精密沖裁外還 可兼有精密彎曲 拉深 壓印等 可以進行復雜零件的立體精密成形 過去的精密沖 裁只能對厚度為 5 8mm 以下的中板或薄板進行加工 而現(xiàn)在可以對厚度達 25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁 并可對 b 900MPa 的高強度合金材料進行精沖 由于引入了 CAE 沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發(fā)展 到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析 以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計 在沖壓毛坯 設計方面也開展了計算機輔助設計 可以對排樣或拉深毛坯進行優(yōu)化設計 此外 對沖壓成形性能和成形極限的研究 沖壓件成形難度的判定以及成形預報 等技術的發(fā)展 均標志著沖壓成形以從原來的經驗 實驗分析階段開始走上由沖壓理 論指導的科學階段 使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路 1 1 2 為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產批量小的發(fā)展趨勢 發(fā)展了一些新的成形工藝 如高能成形和旋壓等 簡易模具 如軟模和低熔點合金 模等 通用組合模具和數控沖壓設備等 這樣 就使沖壓生產既適合大量生產 也 同樣適用于小批生產 不斷改進板料性能 以提高其成形能力和使用效果 例如研制 高強度鋼板 用來生產汽車覆蓋件 以減輕零件重量和提高其結構強度 1 2 我國模具技術的發(fā)展趨勢 當前 我國工業(yè)生產的特點是產品品種多 更新快和市場競爭激烈 在這種情況 下 用戶對模具制造的要求是交貨期短 精度高 質理好 價格低 因此 模具工業(yè) 的發(fā)展的趨勢是非常明顯的 1 2 1 模具產品將日趨高精度化 大型化 復雜化 模具產品成形零件的日漸大型化 以及由于高效率生產要求的一模多腔 塑封模已 達到一模幾百腔 使模具日趨大型化 隨著零件微型化 以及模具結構發(fā)展的要求 如多工位復合模工位數的增加 其步 距精度的提高 精密模具精度已由原來的 5 m 提高到 2 3 m 今后有些模具加工 精度公差要求在 1 m 以下 這就要求發(fā)展超精加工 1 2 2 多功能復合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復合具是在多工位復合?；A上開發(fā)出來的 一套多功能模具除了沖 壓成形零件外 還可擔負轉位 疊壓 攻絲 鉚接 鎖緊等組裝任務 通過這種多勸 能模具生產出來的不再是單個零件 而是成批的組件 如觸頭與支座的組件 各種小 型電機 電器及儀表的鐵芯組件等 1 2 3 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術的模具可提高制作的生產率和質量 并能大幅度節(jié)省制作的 原材料和節(jié)約能源 所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革 國外熱流道模具 已有一半用上了熱流道技術 有的廠甚至已達 80 以上 效果十分明顯 國內近幾年 已開始推廣應用 但總體 還達不到 10 個別企業(yè)已達到 20 30 制訂熱流道 元器件的國家標準 積極生產價廉高 質量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關鍵 1 2 4 模具標準件的應用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期 而且能提高模具質量和降低模具制造 成本 因此 模具標準件的應用必將日漸廣泛 為此 首先要制訂統(tǒng)一的國家標準 并嚴格按標準生產 其次要逐步形成規(guī)模生產 提高標準件質量 降低成本 再次是 要進一步增加標準件規(guī)格品種 發(fā)展和完善聯(lián)銷網 保證供貨迅速 1 2 5 模具使用優(yōu)質材料及應用先進的表面處理技術將進一步受重視 在整個模具價格構成中 材料所占比重不大 一般在 20 30 之間 因此選用 優(yōu)質鋼材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要 對于模具鋼來說 要采用電渣 重熔工藝 努力提高鋼的純凈度 等向性 致密度和均勻性及研制更高性 能或有特殊性能的模具鋼 如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等 粉末高速鋼解 決了原來高速鋼冶煉過程 中產生的一次碳化物粗大和偏析 從而影響材質的問題 其 碳化物微細 組織均勻 沒有材料方向性 因此它具有韌性高 磨削工藝性好 耐磨 性高 長年使用尺寸穩(wěn)定等特點 是一種很有發(fā)展前途的鋼材 特別對形狀復雜的沖 件及高速沖壓的模具 其優(yōu)越性更加突出 這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維 或金屬粉末的增強塑料的模具 如型腔 形芯 澆口等主要部件 另外 模具鋼品種 規(guī)格多樣化 產品精料化 制品化 盡量縮短供貨時間亦是重要方向 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(huán)節(jié) 模具熱處理的 發(fā)展 方向是采用真空熱處理 模具表面處理除完善普及常用表面處理方法 即擴滲如 滲碳 滲 氮 滲硼 滲鉻 滲釩外 應發(fā)展設備昴貴 工藝先進的氣相沉積 TiN TiC 等 等離子噴涂等技術 1 2 6 在模具設計制造中將全面推廣 CAD CAM CAE 技術 模具 CAD CAM CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑 實踐證明 模具 CAD CAM CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向 現(xiàn)在 全面普及 CAD CAM CAE 技 術已基本成熟 由于模具 CAD CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術 近 年來模具 CAD CAM 技術的硬件與軟件 價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度 特別是微機的普及應用 更為廣大模具企業(yè)普 及模具 CAD CAM 技術創(chuàng)造了良好 的條伯 隨著微機軟件的發(fā)展和進步 技術培訓工作也日趨 簡化 在普及推廣模具 CAD CAM 技術的過程中 應抓住機遇 重點扶持國產模具軟件的開發(fā)和應用 加大技術培訓和技術服務的力度 應時一步擴大 CAE 技術的應用范圍 對于已 普及了 模具 CAD CAM 技術的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說 應積極做好模具 CAD CAM 技術的深化 應用工作 即開展企業(yè)信息化工程 可從 CAPP PDM CIMS VR 逐步深化和提高 1 2 7 快速原型制造 RPM 技術得到更好的發(fā)展 快速原型制造 RPM 技術是美國首先推出的 它是伴隨著計算機技術 激光成形 技術和 新材料技術的發(fā)展而產生的 是一種全新的制造技術 是基于新穎的離散 堆 積 即材料累加 成形思想 根據零件 CAD 模型 快速自動完成復雜的三維實體 原型 制 造 RPM 技術是集精密機械制造 計算機 NC 技術 激光成形技術和材料科學最新發(fā) 展的高科技技術 被公認為是繼 NC 技術之后的一次技術革命 RPM 技術可直接或間接用于模具制造 首先是通過立體光固化 SLA 疊層實體 制造 LOM 激光選區(qū)燒結 SLS 三維打印 3D P 熔融沉積成形 FDM 等不同方 法得到制件原型 然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法 獲得長壽命的金屬模具或非金 屬的低壽命模具 主要有精密鑄造 粉末冶金 電鑄和熔射 熱噴涂 等方法 這種方 法制模 具有技術先進 成本較低 設計制造周期短 精度適中等特點 從模具的概 念設計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的 1 3 和成本的 1 4 左右 因此 快速 制模技術與快速原型制造技術的結合 將是傳統(tǒng)快速制模技術 進一步深入發(fā)展的方 向 RPM 技術還可以解決石墨電極壓力振動 研磨 成形法中母模 電極研具 制造困難問 題 使該法獲得新生 青島海爾模具有限公司還構建了基于 RE 逆向工程技術 RPM 的模具并行開發(fā)系統(tǒng) 具有開發(fā)質量高 開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點 第二章 沖壓工藝分析及工藝方案的制定 2 1 工藝分析 在一般情況下 影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀 尺寸 精度 表面粗糙度 及毛刺 沖壓件工藝性對沖壓件質量 材料利用率 生產率 模具制造難易 模具壽 命 操作方式及設備選用等都用很大的影響 良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件 的制造成本 節(jié)省材料 減少成形工序 提高產品壽命和產品質量 工件如圖 2 1 所示 圖 2 1 對課題應解決的主要問題 該零件形狀簡單 對稱 是由圓弧和直線組成的 由 表查出 沖裁件內外形所能達到的經濟精度為 IT12 IT13 孔中心距離尺寸公差為 0 1mm 將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較 可認為該零件的精度要 求能夠在沖裁加工中得到保證 其它尺寸標注 生產批量等情況 也均符合沖裁的工 藝要求 故決定采用沖孔落料復合沖裁模進行加工 選擇復合模的原因 從總體來看 由于大批量生產 零件的要求比較高 沖壓工件尺寸精度較高 工件平整 對稱度及 位置度誤差小 在一次行程內可完成兩個以上工序 大大提高了生產率 但對模具制 造精度要求較高 由于復合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序 結構一般要比單工 序模復雜 同時模具的強度 剛度 可靠性也將隨之下降 而且各零部件在動作時要 求相互不干涉 準確可靠 因此模具的制造成本也就提高了 制造周期相對延長 維 修也不如單工序模簡便 外形有直線組成 用沖裁方法速度快 質量好 比其它加工方法 如銑削 切削 成本要低 效率要高 排樣也較為方便 由于大批量生產 在保證質量的 情況下 可以采用沖裁 對沖裁的凸 凹模要求就要提高 特別是凸模 要進行熱處理 滲 碳 淬火加回火等來提高強度和耐磨性 當凸模磨損產生誤差時 要及時更換 來保證 工件精度要求 對于沖壓過程中產品的開裂 起皺等問題 利用理論知識計算分析 模 具材料在保證質量的情況下 采用性能低的材料來節(jié)約成本 模具自動化程度高 操 作方便 勞動強度低 對凸模的安裝和拆卸要方便 直接關系到凸模的更換 模具結 構要設計合理 防止沖壓時小孔的開裂 2 2 工藝方案的制定 通過對該工件的沖壓工藝性進行分析 考慮到制件生產批量和產品的質量 生產 效率 模具壽命 材料消耗及操作方便安全等因素 由沖壓制件外觀形狀分析 該制 件有落料 沖孔兩道工序 所以確定此連接板的生產中可以采用下面的幾套方案 方案一 先落料模 后沖孔模 方案二 先沖孔模 后落料模 方案三 采用落料沖孔復合模 分析 方案一 定位不方便 操作起來非常的麻煩 此方案不可取 方案二 定位簡單可靠 但要用手鉗放置毛坯 多次進出危險區(qū)域 很不安全 所以此方案不可取 方案三 沖裁的孔與外形的位置精度較高 工件較平整 具有校形的作用 模具制造復雜 可適用大批量生產 從以上比較多來看 在保證沖裁件質量的情 況下 應盡可能降低成本 提高經濟效益 工人操作方便 安全的情況下考慮 選擇復合模比較合適 結論 經過全面分析 綜合考慮 以零件質量 生產效益及經濟性幾個方面衡量 認為三種方案中方案三為最佳的方案 即采用落料沖孔復合模完成此制件的成品 第三章 排樣設計與計算 3 1 排樣方法與原則 由于產量大 材料利用率是一項很重要的經濟指標 要提高材料利用率就必須 減小廢料面積 條料在沖裁過程中翻動要少 使工人操作方便 安全 減輕勞動強 度 排樣應保證沖裁件的質量 無論是采用有廢料或少 無廢料的排樣 根據沖裁 件在條料上的不同布置方法 排樣方法有直排 斜排 對排 多排等多種形式的排 列方式 可以根據不同的沖裁件形狀加以選出用 現(xiàn)工件外形為圓形 采用有廢料 的直排法 比較方便 合理 3 2 確定搭邊值 搭邊起補償條料的剪裁誤差 送料步距誤差以及補償于條料與導料板之間有間隙 所造成的送料歪斜誤差的作用 使凸 凹模刃口雙邊受力 受力平衡 合理間隙一易 破壞 模具壽命與工件斷面質量都能提高 對于利用搭邊自動送料模具 搭邊使條料 有一定的剛度 以保證條料的連續(xù)送進 搭邊的合理數值主要決定于材料厚度 材料 種類 沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等 一般板料愈厚 材料愈軟以及沖裁件 尺寸愈大 形狀愈復雜 則搭邊值也應愈大 由查表得工件間側搭邊 a 2mm 工件件 距離 a 1 5mm 1 3 3 送料步距與條料寬度的計算 采用直排的排樣方案 如圖 3 1 所示 計算沖壓件的毛坯面積 利用 cad 測量 A 1928mm2 送料步距 A 送料步距的大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距 離 每次只沖一個零件的步距按式 A D a A 44 1 5 45 5mm 條料寬度 B B 44 2 2 mm 48mm 圖 3 1 排樣圖 3 4 材料利用率的計算 通常是以一個步距內零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率來表示 按式 3 27 100 100 01S AB1 式中 一個步距內零件的實際面積1 一個步距內所需毛坯面積0 A 送料步距 B 條料寬度 帶入數據可得 100 100 88 3 S 219845 m 第四章 沖裁力計算 4 1 落料力 沖孔力 卸料力 推件力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機 設計模具以及檢驗模具的強度 壓 力機的噸位必須大于所計算的沖裁力 以適應沖裁工藝的需求 一般可按下公式計算 LtFP 式中 F P 沖裁力 N L 沖裁周邊長度 mm t 沖裁料厚 mm b 抗剪強度 MPa 1 落料力計算 按上式 LtF 落 式中 F 落 落料力 N L 工件外輪廓周長 mm T 材料厚度 mm t 0 5mm 材料抗剪強度 MPa 由查表 MPa30 根據零件圖可算輪廓長度 L 171 3mm 則 17 30 5325 7FmakN 落 2 沖孔力 LtF 沖 孔 式中 沖孔力 N 沖 孔F L 工件外輪廓周長 mm T 材料厚度 mm t 0 5mm 材料抗剪強度 MPa 由查表 MPa30 根據零件圖沖孔的總輪廓長度 L 12 56 4 51 14 101 38mm 則 10 38 515 2FmkN 沖 孔 2 落料時的卸料力的計算 KX 卸F落 式中 卸料力 N 卸 落料力 N 落 KX 卸料系數 查 沖壓模具簡明設計手冊 表 3 11 P57 其值 為 0 03 0 04 薄料取大值 厚料取小值 取 K 0 04 則 KX 0 04 25 7KN 1 028 KN 卸F落 3 沖孔時的推件力的計算 nkT 推 沖F 式中 推料力 N 推F K1 推料系數 查 沖壓模具簡明設計手冊 表 3 11 其值為 0 05 n 梗塞在凹模內的制件或廢料數量 n h t h 為刃口部分的高 mm t 為材料厚度 mm 其中 h 4mm t 0 5mm 取 n 8 則 nkT 8 0 05 15 2 6 08 KN 推F沖 沖裁時 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 總 落 沖 孔F卸 推 式中 沖裁力 25 7KN 15 2KN 卸料力 1 028KN 推料力落 沖 孔 卸F 6 08KN 則 推F 48kN總F落 沖 孔 卸F推 4 2 壓力機的選擇 由于復合模的特點 為防止設備超載 可按公稱壓力 選擇壓力機 參總壓 F3 1 照設計手冊選取公稱壓力為的壓力機 壓力機型號為 J23 10 表 4 1 為壓力機 J23 40 技術參數 沖壓模具簡明設計手冊 表 13 10 P389 表 4 1 型 號 J23 10 公稱壓力 kN 100 滑塊行程 mm 45 公稱壓力行程 mm 35 最大傾斜角度 35 最大閉合高度 mm 180 閉合高度調節(jié)量 mm 35 墊板尺寸 厚度 mm 孔徑 mm 35 170 模柄孔尺寸 直徑 mm 深度 mm 30 55 前后 240工作臺尺寸 左右 370 4 3 確定模具壓力中心 由于工件完全對稱 所以該模具的壓力中心即為工件的幾何中心 第五章 凸凹模的設計 沖裁件的尺寸精度取決于凸 凹模刃口部分的尺寸 沖裁的合理間隙也要靠凸 凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)的保證 正確地確定刃口部分尺寸是相當重要的 5 1 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 因此 設計落 料模時 以凹模為基準 間隙取在凸模上 設計沖孔模時 以凸模為基準 間隙取 在凹模上 2 考慮到沖裁時凸 凹模的磨損 在設計凸 凹模刃口尺寸時 對基準件刃口尺 寸在磨損后增大的 應取工件尺寸公差范圍內較小的數值 對基準件刃口尺寸在磨 損后減小 應取工件尺寸公差范圍內較大的數值 在凸 凹模磨損到一定程度的情 況下 仍能沖出合格的零件 3 確定模具刃口制造公差時 要既能保證工件的精度要求 又能保證有合理的間 隙數值 一般模具制造精度比工件精度高 3 4 級 5 2 凸 凹模刃口尺寸計算 查表得間隙值 min0 6Z max0 8 通過查表得凸 凹模制造公差 2 凸 0 凹 通過校核 maxin0 4Z 凸 凹 不能滿足 的條件 所以無法采用分開加工的方法 只能采用凹凸 ia 配合加工的方法 工件沖孔尺寸未注公差的為圓孔的尺寸 查表得 0 164 所有沖孔尺寸中 以凸模為基準 屬于磨損后減小的尺寸0 164 屬于磨損后減小的尺寸 5 屬于磨損后減小的尺寸180 7 查表得磨損因數 x 0 75 磨損后增大尺寸的計算公式 4max0 A 磨損后減小尺寸的計算公式 in4B 式中 x 磨損系數 為尺寸公差 帶入公式得 00 16 444 75 2 00 1 35418 8 0 20 507 沖孔凹模刃口與沖孔凸模刃口配作 保證間隙 min 6Z max0 8 對于外輪廓的落料 也采用配合加工的方法 其凸 凹模刃口尺寸計算如下 工件圖中未注公差可查表 尺寸偏差數值如下 以凹模為基準 44mm mm 為磨損后增大尺寸 0 624 查表得 當 時 磨損系數為 x 0 5 5 當 時 磨損系數為 x 0 75 代入公式 40max AJ 0 620 134 5 9 凹 落料凸模刃口與沖孔凸模刃口配作 保證間隙 min 6Zmax0 8 5 3 凸模 凹模 凸凹模的結構設計 沖孔凸模的結構設計 由于模具需要在凸模外面裝推件塊 因此設計成直柱的形 狀 凸模示意圖如圖 5 1 所示 凹模的刃口形式 考慮到本例生產批量較大 所以采用刃口強度較高的凹模 即 圖 所示的刃口形式 根據公式 7 1 可計算落料凹模板的尺寸 凹模厚度 H Kb2 0 3 44 10 56 mm 根據公式 7 2 可計算凹模邊壁厚 c 1 5 2 H 1 5 10 56 2 10 56 15 84 21 12 mm 為了設計方便 取凹模厚度為16mm 凹模壁厚為25mm 根據凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長 寬的尺寸 可計算凹模長 L b1 2c 44 2 25 94 mm 可計算凹模寬 L b1 2c 44 2 25 94 mm 即 L B H 94mm 94mm 15mm 最終取整 選擇凹模的外形尺寸為L B H 100mm 100mm 16mm 本模具為復合沖裁模 因此除沖孔凸模和落料凹模外 必然還有一個凸凹模 凸 凹模的結構簡圖如圖 5 2 所示 校核凸凹模的強度 按公式得凸凹模的最小壁厚 m 1 5t 0 75mm 而實際最小壁厚為 4mm 故符合強度要求 凸凹模的外刃口尺寸 按凹模尺寸配制 并保證雙面間隙 0 06 0 08 凸凹模上孔中心距離尺寸 32 的公差 應比零件圖所標精度高 3 4 級 即定為 32 0 025mm 凸模 凹模 凸凹模三個零件的示意圖如圖 5 1 圖 5 2 圖 5 3 圖 5 4 所示 圖 5 1 沖圓形孔凸模 圖 5 2 沖中心孔孔凸模 圖 5 3 凹模 圖 5 4 凸凹模 第六章 模具主要零部件設計 6 1 定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件 定位零件的作用是使坯料或工序件 在模具上有正確的位置 定位零件的結構形式很多 用于對條料進行定位的定位零件 有擋料銷 導料銷 導料板 側壓裝置 導正銷 側刃等 用于對工序進行定位的定 位零件有定位銷 定位板等 定位零件基本上都已標準化 可根據坯料和工序件形狀 尺寸 精度及模具的結 構形式與生產效率要求等選用相應的標準 因為該模具采用是條料 控制條料的送進方向采用導料板 無側壓裝置 控制條 料的送進步距采用固定擋料銷定距 導料銷精定位 而第一件的沖壓位置因為條料長 度有一定余量 可以靠操作工目測來確定 6 2 卸料 出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后 把沖件或廢料從模具工作零 件上卸下來 以便沖壓工作繼續(xù)進行 通常 把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置 彈性卸料裝置和廢料切刀三種 固定 卸料裝置 固定卸料裝置僅由固定卸料板構成 一般安裝在下模的凹模上 彈性卸料 裝置由卸料板 卸料螺釘和彈性元件 彈簧或彈簧 組成 彈性卸料裝置可安裝于上 ?；蛳履?依靠彈簧或彈簧的彈力來卸料 卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用 故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件 廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷 成數塊 從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件 出件裝置的作用是從凹模內卸下沖件或廢料 我通常把超過上模內的出件裝置稱 為推件裝置 把裝在下模內的稱為頂件裝置 綜合考慮該模具的結構和使用方便 以及工件料厚為 2 2mm 相對較薄 卸料力也 比較小 故可采用彈性卸料裝置 卸料裝置由卸料板 卸料螺釘和彈簧組成 沖制的 工件由推板 推銷和推件塊組成的剛性推件裝置 沖孔的廢料可通過凸凹模的內孔從 沖床臺面孔漏下 6 3 卸料橡膠的設計計算 綜合考慮該模具的結構和使用方便 以及工件料厚為 0 5mm 卸料力不是很大 故 可采用彈性卸料裝置 卸料裝置由卸料板 橡膠和卸料螺釘組成 沖制的工件通過凹 模的內孔從沖床臺面孔漏下 卸料橡膠的設計計算 橡膠的自由高度為 4 1 工 作自 由 s4 5 3 H 其中 s1017mt 工 作 修 模 量 故 2 8自 由 橡膠的裝配高度為 0 5 9H 選擇橡膠的直徑為 30 滿足 5 1 D自 由 6 4 模架的選擇 模架是由上 下模座 模柄及導向裝置 最常用的是導柱 導套 組成 模架是 整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并且承受沖壓過程中的全部載 荷 模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連 下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作 臺面 上 下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置 以引導凸模的運動 保證 沖裁過程中間隙均勻 上模座 L mm 125mHB 1254 下模座 L mm 125 3 導柱 d mm L mm 22 130 導套 d mm L mm D mm 22 70 35 上 下墊板的厚度定為 6mm 卸料板厚度取 10mm 模具的閉合高度 H 35 6 12 15 0 5 10 20 12 6 45 mm 161 5mm模 7 模具的裝配 調試和檢測 7 1 模具的裝配 根據復合模裝配要點 選凹模作為裝配基準件 先裝下模 再裝上模 并調整間 隙 試沖 返修 具體裝配見表 7 1 表 7 1 復合模的裝配表 序 號 工序 工藝說明 1 凸 凹模預配 1 裝配前仔細檢查各凸模形狀以及凹模形孔 是否符合圖紙 要求尺寸精度 形狀 2 將各凸模分別與相應的凹模孔相配 檢查其間隙是否加工 均勻 不合適則應重新修磨或更換 2 凸模 裝配 以凹?？锥ㄎ?將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中 并擰 緊牢固 3 裝配 下模 1 在下模座上劃中心線 按中心預裝凹模 導料板 2 在下模座 導料上 用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置 并分別鉆孔 攻絲 3 將下模座 導料板 凹模 活動擋料銷 彈簧裝在一起 并 用螺釘緊固 打入銷釘 4 裝配 上模 1 在已裝好的下模上放等高墊鐵 再在凹模中放入 0 12mm 片 然后將凸模與固定板的組合裝入凹模 2 預裝上模座 劃出與凸模固定板相應螺孔 銷孔位置并鉆絞 螺孔 銷孔 3 用螺釘將固定板組合 墊板 上模座連接在一起 但不要擰 緊 4 將卸料板套裝入固定板的凸模上 裝上彈簧和卸料螺釘 調 節(jié)彈簧的預壓量 使卸料板高出凸模下端約 1mm 復查凸 凹模間隙并調整合適后 緊固螺釘 5 安裝導正銷 承料板 7 2 沖裁模具的調試 模具裝配以后 必須在生產條件下進行試沖 通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設計和制造 的不足 并找出原因給與糾正 并能夠對模具進行適當的調整和修理 直到模具正常 工作中沖出合格的制件為止 沖裁模具經試沖合格后 應在模具模座正面打上編號 沖模圖號 制件號 使用 壓力機型號 制造日期等 并涂油防銹后經檢驗合格入庫 在模具制造中 模具零件的檢驗與模具裝配試模后的驗收是模具加工過程中的重 要工藝環(huán)節(jié) 模具零件加工及裝配質量好壞 對模具的使用壽命有著較大的影響 加 強模具裝配后及模具零件加工各工序間質量檢驗 是確保模具質量的重要手段 因此 模具生產單位在生產過程中 要健全模具零件及模具裝配前后的檢驗與驗收制度 即 根據本廠產品要求和工藝水平 編制切合實際的質量檢驗規(guī)程 實行以檢驗人員專職 檢驗與生產工人自檢互檢相互結合的檢驗方法 嚴格按圖樣技術條件和有關工藝文件 進行必要的檢查 在檢驗中 除了進行工序間的檢驗和裝配后的驗收外 還加強各工 序實際操作的檢查 以督促執(zhí)行工藝規(guī)定 防止廢品的產生 7 3 模具的檢測 模具的檢驗與驗收和設計 制造一樣是模具制造中不可分割的部分 在模具生產 中起著積極的作用 是滿足現(xiàn)代模具制造業(yè)發(fā)展的需要 同時 在檢測技術對于模具 制造質量的提高 延長模具的壽命和能生產出高效 優(yōu)質制品零件 有著十分重要的 意義 模具的檢測主要是檢查在設計 制造或裝配中出現(xiàn)的缺陷 并在交付客戶前做 最后的驗證 保證模具的合格性和安全性并能生產出合格的產品 模具零件加工及裝 配質量好壞 對模具的使用壽命有著較大的影響 加強模具裝配后及模具零件加工各工序間質量檢驗 是確保模具質量的重要手段 因此 模具生產單位在生產過程中 要健全模具零件及模具裝配前后的檢驗與驗收制 度 只有這樣才能保證模具的合格性和安全性并能生產出合格的產品 其具體方法可 詳細查 7 2 所示 表 7 2 模具中常見缺陷和調整方法表 缺陷 產生原因 調整方法 沖件毛刺過大 1 刃口不鋒利或淬火硬度不夠 1 修磨刃口使其鋒利 2 間隙過大或過小 間隙不均 勻 2 重新調整間隙 使其均勻 沖件不平整 1 凸模有倒錐 沖件從孔中通 過時被壓彎 2 頂出件與頂出器接觸零件面 積 1 修磨凹?？?去除導錐現(xiàn)象 2 更換頂出桿 加大與零件的接 觸面積 尺寸超差和形 狀不準確 凸模 凹模形狀及尺寸精度差 修整凸模 凹模形狀及尺寸 使其 達到形狀及尺寸精度要求 凹模被脹裂 1 凹?？子械瑰F度形象 2 凹?？變瓤ㄗU料 1 修磨凹?？?消除倒錐現(xiàn)象 2 修抵凹模孔高度 凸 凹模刃口 相咬 1 上 下模座 固定板 凹模 墊板等零件安裝基面不平行 2 凸模 導柱 導套與安裝基 面不垂直 1 調整有關兩件重新安裝 2 重新安裝凸 凹模 使之對正 3 調整其垂直度重新安裝 4 更換導柱 導套 送料不暢通 有時被卡死 1 兩導料板之間的尺寸過小或 有斜度 2 凸模與卸料板之間的間隙太 大 致使搭邊翻轉而堵塞 1 粗修或重新調整裝配導料板 2 減小凸模與導料板之間的配合 間隙 或重新調整澆注卸料板孔 3 重新調整裝配導料板 使之平 行 8 模具材料的選用要求和選擇原則 利用模具生產制品零件 其模具質量的好壞 壽命的長短 直接關系到產品制造 精度 性能和成本 是提高勞動生產率 降低消耗 創(chuàng)造效益 盡快使產品占領市場 的重要性條件 而模具的質量 使用壽命 制造精度及合格率很大程度上取決于設計 時對模具材料的選用 熱處理工藝要求 模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面 質量要求 8 1 冷沖模材料的選用要求 冷沖模材料應具有的性能 冷沖模包括沖裁模 彎曲模 拉深模 成形模和冷擠壓模等 冷沖模在工作中承 受沖擊 拉深 壓縮彎曲 疲勞磨擦等機械的作用 模具常常發(fā)生脆斷 堆塌 磨損 啃傷和軟化等形成的失效 因此 作為冷沖模主要材料的鋼材 應具有的性能 1 應具有較高的變形抗力 主要抗力指標包括淬火 回火抗壓強度 彎強度等 其中硬度是模具注意重要的抗力指標 高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件 工作 零件熱處理后的硬度在 60HRC 強度和抗彎強度才能保證模具具有較高的變形能力 2 應具有較高的斷裂抗主要抗力指標有材料的抗沖擊性能抗壓強度 抗彎強度 斷 裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產生一個特性 也是作為防止斷裂的一個重要依據 其基體中碳含量越高沖擊韌性越高 故對韌性的要求應依據載荷較大的冷沖鐓及剪切 模易受偏心彎曲載荷細長凸?；蛴袘械哪＞?都需要有較高的韌性 3 應具有較高的耐磨性和抗疲勞性能 對于在一定條件下工作的模具鋼 為了提 高耐磨性 需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細小硬的碳化物 相同硬度下 提高 鋼的性能是模具在交變應力條件下產生的疲勞破壞 如模具長期使用有刮痕凹槽等 4 應具有較好的冷 熱加工工藝性 鋼材的加工性能包括可鍛性 可加工性 淬 透性 淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等 以方便模具的加工 易于成形及 防止熱處理后變形等 8 2 材料的選擇原則 1 要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料 要選擇滿足模具零件工作 要求的最佳綜合性能的材料 2 要針對模具的失效形式選用鋼材 鋼材的失效是影響模具壽命的主要因素包括 為防模具開裂 要選用韌性好的材料 為防磨損 應選用合金元素高的材料 對于大型沖模應選用淬透性好的材料 為保持鋼材硬度能力 要選用耐回火性高的含鉻 鉬合金鋼 為防熱處理變形 對于形雜的零件應選用含碳量高 淬透性好的高合金材料 3 要根據制品批量大小 以最低的成本的選材原則選用 對于需沖壓數量較多模具 一般采用優(yōu)質合金鋼 而數量少的則采用碳素鋼 以 降低成本 4 要根據沖模零件的作用選擇 凸模凹模鋼材選用 對于數量不多或厚度不大的可采用有色金屬或黑色金屬 而 對于支撐板 卸料零件 導向件應選用一般鋼材 5 要根據沖模精密程度選用 在制造小型精密模具而又復雜時可選用優(yōu)質合金鋼制作 而對于比較簡單 形狀 精度有要求不高的模具應選用比較便宜的碳鋼或低合金鋼 第九章 繪制模具總裝圖及零件圖 運用 Auto CAD 軟件 按照上述幾章設計的尺寸 繪制模具裝配總圖及各零件圖 總裝配圖按照 0 圖紙繪制 零件圖則按照其它型號的圖紙繪制 圖樣幅面應符合國家 GB4457 1 84 先繪制裝配草圖 經指導老師認可 才進行正式圖的繪制 繪圖過程中嚴格按照 國標制圖標準繪制 9 1 裝配圖繪制 裝配圖應用足夠說明模具構造的投影圖及必要的剖面圖 剖視圖 一般主視圖和 俯視圖應對應繪制 還要注明必要尺寸 如模具高度 輪廓尺寸以及裝配保證的有關 尺寸和精度 畫出排樣圖 填寫詳細的零件明細表和技術要求 裝配結構圖如圖 9 1 圖 9 1 模具總裝圖 9 2 模具零件圖的繪制 見附圖 總結 到現(xiàn)在 經過三個月的畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號了 但是現(xiàn)在回想起來做 畢業(yè)設計的整個過程 頗有心得 其中有苦也有甜 不過樂趣盡在其中 從中也學到 了不少知識 尤其是注塑模具設計方面的 畢業(yè)設計不僅是對前面所學專業(yè)知識的一 種檢驗 而且也是對自己能力的一種提高 下面我對整個畢業(yè)設計的過程做一下簡單 的總結 第一 接到任務以后進行選題 選題是畢業(yè)設計的開端 選擇恰當的 感興趣 的題目 這對于整個畢業(yè)設計是否能夠順利進行關系極大 我自己結合自己今后的工 作方向和興趣所在 選取了沖壓模具設計這一塊 第二 題目確定后就是找資料了 查資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作 好的開 端就相當于成功了一半 通過到圖書館 網上查找資料 既方便又快捷 特別是通過 圖書館的超星圖書搜尋資料 十分方便 這使我在短暫的時間內就找到了許多沖壓模 具設計方面的資料 第三 通過上面的過程 已經積累了不少資料 對所選的題目也大概有了一些了 解 這一步就是在這樣一個基礎上 綜合已有的資料來更透徹的分析設計題目 對所 設計工件進行了詳細的工藝分析和工藝方案的確定 第四 完成工藝分析和方案確定后 便開始進行主要的工藝計算 模架的設計 導向和卸料機構的設計等 第五 當做完上面幾步后 就可以進行主要零部件的計算和設計了 在設計主要 零部件的時候也遇到了不少問題 如一些尺寸不合理等 當主要零件基本確定完后 便開始在電腦上繪制總裝圖 在畫圖的過程中在來不斷發(fā)現(xiàn)問題和修正問題 就這樣 不斷的修正和完善 直到所有零部件的最終確定 第六 完成總裝圖和主要零件圖的繪制 在這個過程中 我又重新溫習了制圖方 面的知識和 CAD 的使用技巧等 同時 也得到了老師和同學的指點 最后 就是完成說明書的撰寫 本次設計就這樣一步一步的完成了 在這次設計中 我也學到了許多沖壓模具設 計方面的知識 以及查找資料的能力 自己獨立完成一份設計后的心情是十分自豪的 因為自己從中學到了知識 同時也提高了自己的動手能力和團結協(xié)作意識 這對我們 今后走上工作崗位是非常重要的 總之 通過這次設計我得出一個結論 知識必須通 過應用才能實現(xiàn)其價值 有些東西以為學會了 但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事 所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了 在此要感謝我的指導老師對我悉 心的指導 感謝老師給我這樣的機會鍛煉 在整個畢業(yè)設計過程中我懂得了許多東西 也培養(yǎng)了我獨立工作的能力 樹立了對自己工作能力的信心 相信會對今后的學習工 作生活有非常重要的影響 而且大大提高了動手的能力 使我充分體會到了在創(chuàng)造過 程中的探索的艱難和成功的喜悅 雖然本次還不是很完善 但是在設計過程中所學到 的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富 這將使我終身受益 致謝 經過一個月的時間我的畢業(yè)設計終于完成了 在這其中不僅是我的工作 更是對 我三年來我所學習課程的的一次總結 從一開始接到設計任務書到完成 我無不感謝 幫助我的老師和同學們 他們不僅幫我查找資料而且?guī)臀也檎椅以谠O計中出現(xiàn)的錯誤 及時的提醒我要時刻要注意的問題 如果沒有他們的幫助和支持我的這份畢業(yè)設計是 不可能完成的 更不可能在怎么短的時間內完成的 在此再次對他們表示衷心的感謝 三年來老師的教導在這次畢業(yè)設計中充分表現(xiàn)了出來 沒有老師們日日夜夜的辛 苦工作 我是不可能掌握那么多的知識和做人的道理的 老師對我的恩惠我是永遠不 能忘記的 它將陪伴著我走過我的人生長途 因為這是在其他地方學不到的東西是用 金錢無法比擬的 在生活中老師們教了許多課堂上學不到的知識 這不僅增加了我的 知識面更激發(fā)了我要創(chuàng)造夢想 實現(xiàn)夢想的激情 此次畢業(yè)設計的順利完成 我要感謝我的指導教師 xxx 從一開始耐心細致的講解 以及給我提供一些相關的材料 可以說 沒有老師這位負責的指導老師 我的畢業(yè)設計也 不可能這樣順利的完成 張老師非常關注我的設計 而且在他很忙的情況下還對我進行 指導 不時地給我提出修改的意見 同時還要感謝三年當中對我進行教育的各位老師 沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我 通過三年課程的認真學習 使我在此基礎上利 用所學東西順利進行并完成了設計 在大學生活快要過完的時候 真是有太多的話要講了 三年的時間很快就要過去 了有太多的故事讓人留戀 在此非常的感謝張老師在百忙中抽出時間對我的畢業(yè)設計 進行指導和修改 也感謝三年來所有的任科老師 由于時間倉促 加上我個人能力有 限 設計中難免有不足之處還請各位指導老師進行批評指正 最后祝愿各位老師 全 家歡樂 工作順利 參考文獻 1 張超英 沖壓模具與制造 北京 化學工業(yè)出版社 2003 6 2 羅學科 模具識圖與制圖 北京 化學工業(yè)出版社 2003 6 3 韓洪濤 機械制造技術 北京 化學工業(yè)出版社 2003 7 4 萬本善 實用沖模結構圖解與沖壓新工藝詳圖及常用數據速查速用手冊北京 科大電子出版社 2004 8 5 李銘杰 沖模設計應用實例 北京 機械工業(yè)出版社 2003 8 6 王立剛 沖模設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002 5 7 郭書彬 最新沖壓新工藝新技術與沖模設計圖集及典型疑難實例應用手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2003 9 8 王芳 冷沖壓模具設計指導 北京 機械工業(yè)出版社 1998 10 9 李奇 江瑩 模具構造與制造 北京 青華大學出版社 2004 8 10 王秀鳳 冷沖壓模具設計與制造 北京 航空航天大學出版社 2005 4 11 成虹 沖壓工藝與模具設計 北京 高等教育出版社 2006 7 12 楊玉英 崔令江 實用沖壓工藝及模具設計手冊 機械工業(yè)出版社 2005 1 13 彭建生 模具設計與加工速查手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2005 7 14 徐政坤 沖壓模具及設備 北京 機械工業(yè)出版社 2005 1