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1、 墊片沖孔落料復(fù)合模具設(shè)計(jì) 摘要 改革開放以后，我們國(guó)家在飛速發(fā)展，尤其在工業(yè)方面呈現(xiàn)飛躍式的發(fā)展，一躍成為工業(yè)大國(guó)。然而，工業(yè)的發(fā)展跟模具行業(yè)是離不開的，國(guó)家的發(fā)展同時(shí)也給模具行業(yè)的發(fā)展打下基石。因此，各類模具變應(yīng)運(yùn)而生，推動(dòng)著中華文明走向一個(gè)新的紀(jì)元。 此次我選擇的是冷沖壓，所選的零件為墊片。墊片是一種常見而且結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的零件，我們生活中隨處可見的一種零件。因?yàn)閴|片使用比較廣泛，所以制作過程中就要控制好墊片的成本，這樣才能使企業(yè)在市場(chǎng)中占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。論文中設(shè)計(jì)的墊片沖設(shè)計(jì)，選

2、材，模具制造，壓力機(jī)選擇都是在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)的。 關(guān)鍵詞：沖孔落料零件 復(fù)合模具 模具凸模 模具凹模 計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì) 目錄 引言 1 一、沖孔落料件的工藝分析 2 （一）零件圖 2 （二）零件圖的工藝分析 2 二、沖裁力、卸料力、頂出力的計(jì)算 3 （一）沖裁力的計(jì)算 3 （二）卸料力的計(jì)算 3 （三）頂件力的計(jì)算 3 （四）計(jì)算總沖裁力 4 三、初選壓力機(jī) 4 四、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 （一）凸模選取原則 5 （二）凸模的結(jié)構(gòu) 5 （三）計(jì)算凸模的長(zhǎng)度 6 （四）凸模強(qiáng)度的校核 6 五、

3、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 （一）凹模結(jié)構(gòu) 7 （二）計(jì)算凹模的厚度 7 六、刃口的尺寸計(jì)算 8 七、壓力中心的計(jì)算 9 八、卸料裝置的設(shè)計(jì) 9 （一）卸料板的選用 9 （二）彈性元件的選取及計(jì)算 9 （三）卸料螺釘?shù)倪x?。?11 九、頂料裝置的設(shè)計(jì) 12 十、沖模的導(dǎo)向選用 12 十一、整個(gè)模具的動(dòng)作分析 13 總結(jié) 14 參考資料 15 致謝 16 引言 改革開放以后，我國(guó)工業(yè)迅猛發(fā)展，其它行業(yè)也是與時(shí)俱進(jìn)，華夏兒女更是朝著實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興路而拼搏奮斗，激勵(lì)著一代代中華兒女。國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)非常重視工業(yè)的發(fā)展，他們一直認(rèn)識(shí)工業(yè)是強(qiáng)國(guó)之路，只要工業(yè)發(fā)展

4、領(lǐng)先世界中華民族的復(fù)興之路也就不在遙遠(yuǎn)。 伴隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具行業(yè)也在時(shí)代的召喚下蓬勃發(fā)展，各類模具也應(yīng)運(yùn)而生。冷沖壓和注塑模具在模具行業(yè)中起著主導(dǎo)作用，不管是生活還是軍事以及國(guó)防。航空等到處都有他們的身影。時(shí)代在發(fā)展，模具行業(yè)也在不斷的更新?lián)Q代，那些不適合市場(chǎng)需求或者市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)比較小的也被逐步淘汰，在工業(yè)時(shí)代的浪潮中消失殆盡。 零件的工藝分析（沖孔落料件） （一）零件圖 圖1 沖孔落料件零件圖

5、 （二）零件圖的工藝分析 材料對(duì)于沖壓來說過非常重要，沖壓的工藝性是沖壓的難以程度。 結(jié)合實(shí)際圖紙我們得出如下分析： （1） 材料：20鋼是結(jié)構(gòu)碳素鋼，具有很好的沖壓性能。 （2） 工件的結(jié)構(gòu)：該墊片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單沖壓方便?？鬃兙啾韧?、凹模所允許的最小壁厚大的很多，所以要采用復(fù)合沖壓。 （3） 尺寸精度： 零件圖上的孔心距120.25mm和31.50.25mm屬于IT14級(jí)的公差等級(jí)，還有一些尺寸是自由尺寸，由此可以判定 IT14級(jí)就可以作為該墊片公差等級(jí)，一般的壓力機(jī)的沖壓都能滿足該墊片的公差等級(jí)要求。 （4） 結(jié)論： 可以沖裁。 （5） 該墊片采用的是沖壓，落料復(fù)合沖壓

6、，所以采用復(fù)合模生產(chǎn)。 二、沖裁力、卸料力、頂出力的計(jì)算 （一）沖裁力的計(jì)算 ` 式中： L 沖裁輪廓的總長(zhǎng)度（mm） t板料的厚度（mm） 板料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 該墊片所選用的沖裁件為Q235的碳素結(jié)構(gòu)鋼，易于沖壓 抗拉強(qiáng)度=353-500（MPa）取=400（MPa） 結(jié)論： （二）卸料力的計(jì)算 一般情況下，板料被凸模沖壓后會(huì)發(fā)生形變或收縮，這樣就會(huì)導(dǎo)致板料緊緊的纏繞在凸模上不易取下來。 然而將板料從凸模上取下來所需要的力稱為卸料力。 卸料力受到很多因素的

7、影響，主要的因素有模具間隙、材料力學(xué)性能、零件的形狀尺寸、材料的厚度、以及潤(rùn)滑情況等都是影響卸料力的主要因素。 這些力是沒有固定的值用來計(jì)算的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》會(huì)給我提供很多經(jīng)驗(yàn)值，采用經(jīng)驗(yàn)公式： 式中： 卸料系數(shù)，其他查表得=0.04 那么： (此卸料力為單孔卸料力) （三）頂件力的計(jì)算 由書本《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》可以查閱很多，采用經(jīng)驗(yàn)公式： 式中： 為頂件力 為頂件力系數(shù)，由表可

8、知=0.6 為沖裁力 那么： =0.0653340 =3200.4(N) （四）計(jì)算沖裁該墊片所需要總沖裁力 由課本《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書可知，可采用總得沖壓力的計(jì)算公式： 式中： 總沖裁力 總卸料力 總頂件力 那么： 三

9、、初選壓力機(jī) 一般情況下，壓力機(jī)的選擇是根據(jù)總的沖壓力來決定的，所選取的壓力機(jī)必須大于需要的總的沖裁力。模具裝在壓力機(jī)上后必須讓壓力機(jī)和模具之間合理配合，這樣可使延長(zhǎng)模具的使用壽命，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 我們查手冊(cè)（《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》）P23-80 選用開式壓力機(jī)開式?jīng)_壓機(jī)的重壓參數(shù)如下： 噸位： 800KN 行程： 280mm 模柄孔： mm 四、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）凸模選取原則 （1） 精確定位 凸模安裝到壓力機(jī)上以后，他的軸線在工作過程中絕對(duì)不允許發(fā)生偏移。如果偏移的話將會(huì)給模具帶來?yè)p害，影響沖裁質(zhì)量，嚴(yán)重的

10、還會(huì)導(dǎo)致啃模。 （2） 防止拔出 回程時(shí)，由于材料的收縮性加在板料上的卸料力將會(huì)對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。所以在設(shè)計(jì)凸模時(shí)要防止凸模從凸模固定板上被來出來，影響模具的使用壽命。 （3） 防止轉(zhuǎn)動(dòng) 例如半圓形、長(zhǎng)圓形、矩形、、、時(shí)一些截面比較簡(jiǎn)單的凸模，簡(jiǎn)化圓形。 （二）有關(guān)凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （三）凸模長(zhǎng)度 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)： 式中： 凸模固定板的厚度（mm） 彈壓卸料板的厚度（mm） 預(yù)壓狀態(tài)下橡

11、膠的高度（mm） 凸模前端縮進(jìn)板料的值取0.2 那么： L=30+25+20-0.2 =74.8（mm） （四）凸模強(qiáng)度的校核 （1） 凸?？箟耗芰Φ男：耍? 為了凸模能夠正常的工作，它最小截面承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力 即 式中： 凸模的最小截面壓應(yīng)力 沖裁力 A凸模最小截面積 凸模材料許用應(yīng)力 則： =3000MPa （2） 進(jìn)行凸模的抗彎能

12、力的校核（縱向） （凸模）不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最小長(zhǎng)度為： 式中： E：彈性模量 可取E=2.2。 J：最小截面慣性矩 最小截面慣性矩 N ：彎曲的安全系數(shù)淬火鋼 N=2~3 F：沖裁力 N 則： 74.8 結(jié)論：合格 五、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）凹模結(jié)構(gòu) 根據(jù)零件圖形，圖形如下 圖3 （二）凹模厚度

13、 式中： F:沖裁力 :凹模材料的修正系數(shù)=1.3 :凹模刃口周邊長(zhǎng)度的修正系數(shù) =1.0 H= 1.31 六、刃口的尺寸計(jì)算 由書本《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書可知，需要使用B類尺寸用于圓形沖孔作為凸模刃口尺寸計(jì)算公式： 沖孔： 效核： 落料： （由校核得出結(jié)論不能滿足公差間隙條件） 所以，只有縮小才能提高制造精度、才能滿足間隙在誤差之內(nèi)。 故取： 七、壓力中心的計(jì)算 墊片進(jìn)

14、行沖裁是為了保證模具和壓力機(jī)能夠平穩(wěn)安全的使用，必須要保證沖模的壓力中心要和壓力機(jī)滑塊的壓力中心線重合。如果出現(xiàn)誤差會(huì)導(dǎo)致壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響沖壓精度，更有可能導(dǎo)致模具損壞導(dǎo)致沖壓事故。 在實(shí)際生產(chǎn)中。有一些沖壓件比較特殊，會(huì)導(dǎo)致沖壓中心和壓力機(jī)滑塊中心線不重合，這種情況下可以使壓力中心偏移但一定要在一定的允許范圍之內(nèi)。 本次墊片沖裁設(shè)計(jì)的模具一次沖裁，受力均勻，所以壓力中心可以取在對(duì)稱線上，不需要在計(jì)算壓力中心偏移值。 八、卸料裝置的設(shè)計(jì) 卸料板的選用 彈性卸料板有卸料力小、卸料均勻、工件平整。 （二）彈性元件 （1） 彈性元件選取 彈性元件可以選

15、取圓柱橡膠塊，因?yàn)樗惭b方便,卸料力小。 （1） 橡膠參數(shù) 用每塊承受力維53340N的聚氨酯橡膠進(jìn)行卸料。 則： 聚氨酯橡膠塊的工作壓縮量是很大的，可以取預(yù)算壓縮量單位壓力 按公式： 式中： A------------橡膠塊的截面積（mm） 橡膠塊所受的壓力（N） 聚氨酯橡膠塊受到壓時(shí)的單位壓力（MPa）,查表得 那么： A=53340 卸料螺釘?shù)闹睆娇梢赃x用D=16MM的卸料螺釘，選取D=20MM的彈體穿卸料螺釘 則彈性體的外徑D可以按一下公式計(jì)算： 為了使工件更加

16、平整，我們需要更大的卸料力，加大壓料力D=45mm 計(jì)算預(yù)壓力： 求橡膠塊的高度： 式中： 為工作行程 這里的取 表示橡膠塊的壓縮率（%），聚氨酯橡膠塊 那么： H= 取H=45mm 橡膠塊的校核： 0.5 經(jīng)校核合格。 求極限壓縮量： 則： 預(yù)壓縮量： 則： 橡膠塊極限工作狀態(tài)下的壓縮量： 橡膠塊預(yù)壓下的高度：

17、 工作行程的校核： 經(jīng)校核合格。 （三）卸料螺釘?shù)倪x?。? D=16mm的卸料螺釘由表螺釘M12L的頭高度h=16mm。 模座沉孔深度的計(jì)算： 式中： 螺釘頭部的高度（mm） ——表示卸料板的工作行程 單位：mm，一般情況下取=t+1，t表示板料的厚度； ——表示凸模的預(yù)計(jì)總?cè)心チ?410mm板料的厚度較大時(shí)取值。 則： =10+2.5+6=18.5mm 剩余高度為 =50-18.5=31.5mm L=+++（mm） 式中： ——固定板厚度（mm） ——墊板厚度（m

18、m） ——螺釘在上模板內(nèi)的高度。 ——預(yù)壓后彈性元件的高度（mm） 則 ：L=30+10+25.5+31.5=97mm 九、頂料裝置的設(shè)計(jì) 由于預(yù)壓力=3200.4，可以估算極限工作狀態(tài)時(shí)的壓力：=（1.52） 則： =3200.41.8=5760.72 因而選取圓柱彈簧作為頂料裝置 十、沖模的導(dǎo)向選用 為了使工件方便取出，所以選用普通型的后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 上模座的公差配合為：D() 導(dǎo)套與導(dǎo)柱的公差配合為：d（） 導(dǎo)柱與下模座的公差配合為：d（） 十一、整個(gè)模具的動(dòng)作分析 此模具的總裝配圖如下：

19、 圖4 沖模裝配圖 模具開始沖壓時(shí)，先把調(diào)料放在卸料板上，然后由定位銷進(jìn)行導(dǎo)向定位。然后壓力機(jī)繼續(xù)施加壓力開始沖裁，凹模先接觸條料，在凸凹模的共同作用下最后沖出墊片的外形。沖裁完成后，滑塊回升時(shí)在打桿力的作用下將推件快打下，并且把工件推出模具。最后在聚氨酯橡膠彈力的作用下將條料從凸凹模上卸下。這就是整個(gè)零件的沖裁過程。 此次論文設(shè)計(jì)時(shí)我還查閱了很多資料和文獻(xiàn)，扎實(shí)了我的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還學(xué)到了很多以前不了解的知識(shí)。由于論文設(shè)計(jì)的是沖裁的全過程，使我能夠把以前學(xué)的知識(shí)綜合，把理論跟實(shí)踐結(jié)合。 剛開始的時(shí)候

20、我很糾結(jié)，不知道怎么下手去寫我的論文，而且在工廠實(shí)習(xí)任務(wù)也比較中，沒天還要學(xué)習(xí)2D和3D軟件。后來，王老師給我發(fā)消息講解了論文的大致方向和注意事項(xiàng)，我才開始慢慢的思索我的論文的方向，是選注塑模還是選擇冷沖壓比較好了。后來，在老師的幫助下我的論文確定了題目，并且開始我的論文寫作。 在此次論文的設(shè)計(jì)過程中，首先要感謝我的指導(dǎo)老師王素秋老師的悉心指導(dǎo)，使整個(gè)論文的額設(shè)計(jì)減少了很多不必要的環(huán)節(jié)，提高了學(xué)習(xí)的額效率。 此次論文設(shè)計(jì)我更加堅(jiān)信我要扎根模具行業(yè)的信念，以后的學(xué)習(xí)中我一定會(huì)更加努力，更加刻苦，勤奮好學(xué)，勵(lì)志成為一名模具設(shè)計(jì)師！ 參考文獻(xiàn)

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