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1、啤酒開瓶器模具設(shè)計前 言隨著科學(xué)技術(shù)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(shè)計是機械專業(yè)一個最重要的教學(xué)環(huán)節(jié),是一門實踐性很強的學(xué)科，是我們對所學(xué)知識的綜合運用，通過對專業(yè)知識的綜合運用，使學(xué)生對模具從設(shè)計到制造的過程有了基本的了解，為以后的工作及進一步學(xué)習(xí)深造打下了堅實的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計的主要目的有兩個：一是讓學(xué)生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用工程軟件進行模具設(shè)計。二是掌握模具設(shè)計方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。 本文是落料沖裁級進模設(shè)計說明書，結(jié)合模具的設(shè)計和制作，廣泛聽取各位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗證編制而成。為了達到設(shè)計的規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化和合理性，本人通過查

2、閱多方面的資料文獻，力求內(nèi)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(shù)據(jù)說明。本文在編寫過程中得到了老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力幫助,在此表示衷心的感謝。由于本人是應(yīng)屆畢業(yè)生,理論水平有限，實踐經(jīng)驗不足，說明書中難免有不當(dāng)和錯誤的地方，敬請各位老師批評指正。目錄摘要 1設(shè)計課題及任務(wù)書511 設(shè)計課題512 設(shè)計任務(wù)書 62 工藝方案分析及確定 621 工件的工藝分析 722 工藝方案的確定 723 排樣圖的確定 83 工藝設(shè)計與計算 1031 沖裁的方式與沖壓力的計算 1032 計算各主要零件的尺寸 124附錄 1741非標(biāo)準(zhǔn)件明細表 1742標(biāo)準(zhǔn)件明細表 175圖紙參考

3、文獻 致謝1設(shè)計課題及設(shè)計任務(wù)書11設(shè) 計 課 題啤酒瓶開瓶器級進模1.1.1課題來源： 與系部相關(guān)人員及指導(dǎo)教師探討，設(shè)計一套開瓶器級進模并制造出實物，將啤酒瓶開瓶器用以系部給參觀人員發(fā)放禮品之用功。1.1.2課題研究的目的與基本要求：目的：1）用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行一項冷沖模設(shè)計與制造的實際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作的能力。2）擴充“冷沖模設(shè)計”課程所學(xué)內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟。3）掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本知識。如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。基本要求：1）達到課題研究的目的所提的要求。2）重點放在實際生產(chǎn)中，即親自參與模具的跟蹤生

4、產(chǎn)，熟悉自己所設(shè)計模具的工藝和生產(chǎn)全過程。3）以生產(chǎn)者的身份來設(shè)計模具；為求所設(shè)計模具適合在所在設(shè)備條件下生產(chǎn)，即要綜合生產(chǎn)實際，又要滿足生產(chǎn)要求，更要提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。4）在生產(chǎn)實際中，能熟悉掌握制造模具的設(shè)備的使用。課題研究已具備的條件（包括實驗室，主要儀器設(shè)備）1.1.3加工設(shè)備：1電火花線切割機床 2 銑床 3磨床4數(shù)控加工中心 5鉆床 6劃線尺、平臺、半規(guī)尺、游標(biāo)卡尺以上設(shè)備主要參照本系現(xiàn)有加工設(shè)備，對于一些需外發(fā)加工的工藝設(shè)備，未標(biāo)注在內(nèi)。1.2設(shè)計任務(wù)書 本設(shè)計為啤酒瓶開瓶器的落料-沖孔模具，未提供工件圖，設(shè)計數(shù)據(jù)需經(jīng)實體測繪得出。因此測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度將直接影響模具的設(shè)計精

5、度及工件制造質(zhì)量。為保證工件及模具設(shè)計質(zhì)量，測繪應(yīng)嚴格選用合適的測量器具及測量方法，設(shè)計工件如圖1.1所示：圖1.1技術(shù)要求：1.產(chǎn)品為落料件，材料選用冷軋鋼板，厚度為2mm。2.工件對公差要求不高，公差按IT14級制造。3.工件外觀必須平順，毛邊等均需去除。2.工藝方案分析及確定2.1零件的工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計是否合理。一般來講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等是

6、確定沖裁件工藝實應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進行工藝分析。零件無尺寸公差要求，故按IT14級選取，利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。由于該件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為冷軋鋼板，厚度為2mm 。不再需對零件進行結(jié)構(gòu)改進。 2.2工藝方案的確定確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案，應(yīng)進行全面的工藝分析分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟技術(shù)效果，選擇一個最佳的合理沖壓工藝方案。根據(jù)本零件的工藝分析，按IT14級尺寸公差制造，生產(chǎn)綱領(lǐng)為每日加工2萬。為提高加工效率，故采用級進模或復(fù)合模。分析：方案一：級進模比單工序模生產(chǎn)率高，減

7、少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。當(dāng)小孔比較接近邊緣，復(fù)合模沖裁零件時受到壁厚的限制，模具結(jié)構(gòu)與強度方面相對較難實現(xiàn)和保證，所以根據(jù)零件性質(zhì)故采用級進模加工。方案二：復(fù)合模也比單工序模生產(chǎn)率高，復(fù)合?？稍趬毫C的一次行程內(nèi)，完成落料，沖孔兩道工序，并且在這兩道工序過程中不需進給材料。由于不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對位置及各件尺寸的一致性非常好，制件精度可達IT級，沖模結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小。但加工成本較高。本設(shè)

8、計產(chǎn)品材料厚2mm，沖裁力大，對模具結(jié)構(gòu)和沖壓過程有很高的要求，并且復(fù)合模制造過程復(fù)雜，不適合在現(xiàn)有條件下進行制造。工藝方案的確定：該零件屬于中小批量生產(chǎn)，工藝性較好，沖壓件尺寸精度較高，形狀簡單。根據(jù)現(xiàn)有沖模制造條件與沖壓設(shè)備，采用級進模。該方案，模具制造周期短，性格比較高，工人操作安全，方便可靠。2.3 排樣的確定在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。2.3.1沖裁件的排樣排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可

9、得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。考慮到該制件的生產(chǎn)綱領(lǐng)與加工條件，采用條料加工有余料的排樣。排樣圖見下圖：2.3.2材料利用率衡量材料經(jīng)濟利用的指標(biāo)是材料利用率。一個進距內(nèi)的材料利用率為= （2.1）式中A沖裁件面積（包括沖出小孔在內(nèi)）（mm2）；n一個進距內(nèi)的沖件數(shù)目；B條料寬度（mm）；h進距（mm）.一張板料上總的材料利用率為： =式中N一張板料上的沖件總數(shù)目； L板料長度（mm）；A板料寬度（mm）；A板料寬度（mm）； =81.8%2.3.3搭邊排樣時，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤

10、差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：工件的尺寸和形狀。材料的硬度和厚度。排樣的形式（直排、斜排、對排等）。條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一般是由經(jīng)驗再經(jīng)過簡單計算確定的。查表218得搭邊值： a=8mm a1=10mm （冷沖模具設(shè)計指導(dǎo)）取搭邊值為：a=8mm a1=10mm3.1 沖裁方式與沖壓力的計算3.1.1沖裁方式與沖壓力的計算：當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同

11、。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。3.1.2. 沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計算：F=A (3.1)式中，A為剪切斷面面積，為板料的抗剪強度。考慮到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，并取抗剪強度為抗拉強度b的0.8倍，于是在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計算：F=LTb （3.2）式中 L -沖裁輪廓的總長度(mm);T_板料厚度(mm);b _板料的抗拉強度(MPa)。經(jīng)查資料取b=300 （沖壓工藝與模具設(shè)計）將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，得沖裁力為：F=31

12、7.162300=190296N 3.1.3卸料力、推料力和頂件力的計算由于影響卸料力、推加力和頂件力的因素很多，無法準(zhǔn)確計算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗公式計算： FQ1=K1F (N) （3.3） FQ2=K2nF (N) （3.4） FQ3=K3F (N) （3.5）式中 FQ1、FQ2、FQ3分別為卸料力、推加力和頂件力； K1 、K2 、K3分別為卸料力系數(shù)、推加力系數(shù)和頂件力系數(shù)，其值見表1-1 n同時卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料數(shù)，n=h/t h為凹模直刃高度，t為板厚； F沖裁力（N），按式（3.1）計算。如表3.1查得K1=0.04 K2=0.05 K3=0.06卸料力FQ1=K1F

13、=1902960.04=7611.84N推件力FQ2=K2nF=1902960.050n=9900n=118935NFQ3=K3F=0.06190296=11417.76N表3.1材料種類板料厚度/mmK1K2K3鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黃銅、紫銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.073.1.4沖裁力的計算固定卸料順出件時的總沖壓F0為：F0=F+FQ2 (3.

14、6) 根據(jù)工件的要求已及對模具的要求，故選用卸料順出件的總沖壓力為(如式3.6)F0=FFQ2=190296118935=309231N根據(jù)壓力, 初選壓力機型號為 JB23-40,其公稱壓力為40KN壓力機公稱壓力能滿足沖載需要。3.2.計算各主要零件的尺寸3.2.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮本成品零件的結(jié)構(gòu)形狀,本凹模采用矩形凹模,其材料和凸模一樣為Cr12MoV,熱處理后的硬度為60-62HRC，內(nèi)形尺寸即半成品的外形。凹模高度h=25mm凹模外形尺寸長度 L=230mm 寬度R=190mm由于在本套模具中設(shè)計中采用鑲塊，因此在凹模設(shè)計的同時要考慮到鑲塊的形狀與尺寸，在設(shè)計時，要考慮到鑲塊與凹模板

15、的銜接尺寸不宜過大或過小，過大降低了凹模板的承受能力，在使用中易發(fā)生拉裂凹模板的情況，過小會降低鑲塊的使用壽命，且經(jīng)常修模會大大提高產(chǎn)品的成本，降低了生產(chǎn)效率，而且要考慮到鑲塊與凹模板的銜接形狀，使得鑲塊與凹模板能完全結(jié)合，且固定效果好。在查閱相關(guān)資料后設(shè)計鑲塊形狀如下圖。3.2.2計算凸、凹模的工作部分的尺寸凸、凹模間隙值的確定：凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大的影響,所以應(yīng)選擇合理的間隙。沖裁間隙主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)字來采用，此工件的公差要求不高，可采用較大公差。查表2-9得 Zmin=0.105mm Zmax=0.135mm因為

16、非圓形比圓形間隙大，針對本工件的沖件精度低于IT14級，斷面無特殊要求，所以取 Z=0.120mm（）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，用減小凸模尺寸來保證合理間隙。（）考慮到刃口的磨損對沖件尺寸的影響，凸凹模應(yīng)取接盡沖裁件的最大極限尺寸。3.2.3凸凹模選材，熱處理及加工工藝過程該零件是完成制件外形的工作零件，內(nèi)表面的加工用實配法。保證雙面間隙為0.01mm 之間。該零件的形狀簡單，外成形表面精加工可以采用電火花線切割，成形磨削，連續(xù)磨削的方法。根據(jù)一般工廠的加工設(shè)備條件，可以采用以下兩個方案：備料退火銑各面磨側(cè)面及上下表面鉗工劃線半精加工熱處理研磨內(nèi)孔成形磨削外形。備料退火銑各

17、面磨側(cè)面及上下表面鉗工作穿絲孔熱處理電火花線切內(nèi)外形。從以上兩方案來看，方案一要經(jīng)濟一些，但熱處理后變形要比方案二大。方案二顯然變形小一點，但在電火花線切割時價格較貴，考慮到節(jié)省模具的制造成本，保證模具的正常工作及產(chǎn)品的合格性，固方案一要好。所以采用方案一。3.2.4凹模板加工工藝方案如下:備料鍛造銑平磨鉗加工工藝過程如表3.2 表3.2序號工序名稱工序的主要內(nèi)容1下料根據(jù)圖紙下適合的毛胚料2銑銑各側(cè)面面及上下表面3平磨平磨上下表面4鉗加工鉗工加工3.2.5沖壓設(shè)備的選用壓力機對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。當(dāng)壓力機的動精度不好時

18、，就等于用精度不好的壓力機進行沖壓加工。由于測量動精度很困難，目前還沒有壓力機動精度的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家也只保證壓力機的靜精度。因此壓力機的動精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及對壓力機生產(chǎn)廠家的信任程度來推斷。根據(jù)以上原因和總的沖裁力必須小于或等于壓力機的公稱壓力，故選壓力機型號為23-40其技術(shù)規(guī)格如下:公稱壓力 40KN滑塊行程 80mm滑塊行程次數(shù) 20最大的封閉高度為160mm工作臺尺寸前后180mm左右280mm3.2.6定位零件的設(shè)計本模具用導(dǎo)正釘和浮料銷來定位的。它的主要目的是用來控制送料步距。查相關(guān)公司標(biāo)準(zhǔn)件手冊選用后確定：導(dǎo)正釘直徑R=5mm 長度L=50mm

19、浮料銷尺寸直徑R=10mm 長度L=45mm3.2.7凸模的固定本模具采用整體式凸模，凸模鑲嵌在凸模固定板上，凸模用螺栓緊固在上模板上。3.2.8凹模的固定凹模與凹模墊板以及下模板用螺釘與銷釘緊固配合。3.2.9確定裝配基準(zhǔn)落料應(yīng)以沖裁凸凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先確定凸凹模在模具中的位置，安裝凸凹模組件，確定凸凹組件在下模的位置，然后用平行板將凸凹模和下模座夾緊。沖裁模具材料的選?。翰槔錄_壓模具設(shè)計指導(dǎo)表8-8和8-9：為保證模具的工作性及承受能力，故選用材料如下凸模和凹模的材料為Cr12MoV，熱處理硬度為60-62HRC。墊板、凸模固定板、凹模固定板、上下模板的材料選用45號鋼，熱處理硬度為H

20、RC58-60。非標(biāo)準(zhǔn)件明細表序號零件名稱數(shù)量熱處理1上模板1調(diào)質(zhì)處理2墊板1HRC583固定板1HRC584卸料板1HRC585凹模板1HRC626下模墊板1HRC587下模板1調(diào)質(zhì)處理8沖頭2HRC62-HRC64 標(biāo)準(zhǔn)件明細表序號零件名稱數(shù)量規(guī)格1沖針35502導(dǎo)正釘85503浮料銷810454重載彈簧630505導(dǎo)柱420606等高螺釘6M8607銷釘48508螺釘12M8309螺釘3M630致謝本文是在老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。老師以其嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。在此次畢業(yè)設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多有關(guān)設(shè)計

21、方面的知識，對其現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢有了很大的了解。通過這次模具設(shè)計，本人在多方面能力都得到了提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計，綜合運用了本專業(yè)所學(xué)課程的理論知識和結(jié)合生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設(shè)計，通過工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高了自己的獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本的模具技能，懂得了從分析零件的工藝性入手，確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時對各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。并提高了查閱設(shè)計資料和手冊的能力，熟悉了設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。通過對本套模具的加工制造，更進一步地提高了工藝編制能力。在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。感謝對我?guī)椭^的老師與同學(xué)們。由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分的樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。