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1、10 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目 落料沖孔工藝分析與模具設(shè)計 目 錄 前言 6 1 設(shè)計任務 8 1.1零件工藝分析 9 1.2確定工藝方案 3 2 沖裁排樣設(shè)計 9 2.1 排樣方案的確定 4 2.2 搭邊的選取 4 3 模具結(jié)構(gòu)計算 5 3.1沖壓力及壓力中心的計算 5 3.2 計算沖壓力 6 3.3 確定模具壓力中心 7 3.4 沖模刃口尺寸及公差的計算 7 3.4

2、.1 沖孔部分 7 3.4.2 落料部分 8 3.5 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 9 3.5.1 凹模外形尺寸的確定 9 3.5.2 凸模長度的確定 9 3.6 本章小結(jié) 10 4 沖壓設(shè)備的選擇 11 4.1 沖壓設(shè)備的選擇 11 4.2 本章小結(jié) 11 5 設(shè)計并繪制總圖選取標準件 12 5.1 總裝配圖 12 5.2 部分零件尺寸 13 5.3 本章小結(jié) 13 6 繪制非標準零件圖 14 6.1 凸模 14 6.2 凸凹模 14 6.3 凹模 15 6.4 凸模固定板 15 6.5 本章小結(jié) 16 結(jié)論 17 致謝 19 參考文獻 20

3、 前 言 模具CAD/CAM技術(shù)的應用 ，通過運用模具CAD/CAM技術(shù)，模具設(shè)計品質(zhì)得以提高，模具設(shè)計時間進一步縮短，推動了模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，促進形成規(guī)范化、典型化、系列化、標準化的體系。模具制造技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)控化，通過對數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心、數(shù)控低速走絲線切割機、數(shù)控電火花加工機、數(shù)控平面磨床、數(shù)控內(nèi)外圓磨床、數(shù)控坐標磨床、數(shù)控光學曲線磨床等精密數(shù)控設(shè)備的靈活運用，構(gòu)建形成了加工精密多任務位級進模零件的主要手段和技術(shù)，這不僅保證了模具制造精度和品質(zhì)，同時也縮短了模具制造周期

4、。模具制造周期逐步縮短，現(xiàn)代模具制造技術(shù)的深入推廣與應用，促成了模具標準化程度的日漸提升，模具標準件的使用率已接近50%。模具標準化、模具制造技術(shù)數(shù)控化和模具標準件的廣泛采用，有效縮短了模具制造周期，并同時提高了模具品質(zhì)、降低了模具制造成本。制造周期已與國際同類模具水平相當。 模具作為“工業(yè)之母”，目前，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。我國模具行業(yè)將向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。模具在很大程度上決定

5、著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成其加工過程，生產(chǎn)率高，操作簡便，易于實現(xiàn)機械化和自動化，可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。沖壓產(chǎn)品一般不需要再經(jīng)過機械加工便可使用，沖壓加工過程一般也無需加熱毛坯。所以，沖壓生產(chǎn)不但節(jié)約金屬材料，而且節(jié)約能源，沖壓產(chǎn)品一般還具有重量輕和剛性好的特點。沖壓模具設(shè)計是沖壓生產(chǎn)準備工作的基礎(chǔ)，是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓設(shè)計水平標志著沖壓生產(chǎn)工藝的先進性、合理性以及生產(chǎn)成本的經(jīng)濟性，它在很大程度上反映了生產(chǎn)技術(shù)水平。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與沖壓模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。改革開放以來

6、，特別是近幾年我國汽車工業(yè)發(fā)展勢頭強勁，汽車產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的地位越來越突出。以汽車制造業(yè)為主的交通運輸設(shè)備制造業(yè)已取代電子信息通信業(yè)，成為名副其實的領(lǐng)頭羊。汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動了汽車零部件制造業(yè)，需要材料利用率高，互換性好，強度高和剛性好，生產(chǎn)率高和自動化程度高的汽車起動電機軸承蓋墊圈產(chǎn)品。目前中國模具的總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國。由于近年市場需求的強大拉動，中國模具工業(yè)高速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計市場廣闊。 在金屬和非金屬材料塑性加工工程中，模具是一種必不可少的工藝裝備。模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個國家的工業(yè)水平，化學氣相沉積是一種利用氣相物質(zhì)中的某些化學過程

7、，將高熔點、高硬度金屬及其碳化物、氮化物等性能特殊的穩(wěn)定化合物涂覆在模具工作零件表面上，形成與基體材料結(jié)合力很強的硬質(zhì)涂層，從而使模具表面獲得優(yōu)異機械性能的技術(shù)。其中氣相沉積TiN技術(shù)就是一種使用而有效的模具表面強化新技術(shù)、新工藝。熱作模具鋼，作為模具鋼的重要組成部分，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。因此研究熱作模具鋼在化學氣相沉積TiN后的組織和性能，對提高模具的表面高硬度、耐磨性、耐蝕、耐熱性，提高模具的壽命具有重要的意義。 給出生產(chǎn)墊圈的沖裁級進模的步驟；通過沖壓件工藝分析，確定模具設(shè)計計算方案，包括排樣、計算條料寬度、確定布距、沖壓力以及各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸等選擇標準零件；并按照已確定的

8、模具形狀及參數(shù)設(shè)計并繪制總裝圖。 確定工序過程安排、排料方案的確定和最佳模具結(jié)構(gòu)的工藝方案。進行毛坯尺寸、沖裁壓力、卸料力、材料利用率、模具壓力中心、彈性裝置的選用與計算、凸凹模刃口工作尺寸及公差的確定。 1 設(shè)計任務 零件名稱：墊片，材料08F，厚度1.6mm，大批量生產(chǎn)。 1.1零件工藝分析。 該零件為形狀簡單，規(guī)則，需經(jīng)過落料、沖孔兩道工序。該零件形狀簡單，精度要求不高，沖壓工藝性良好。 1.2確定工藝方案。 該工件包括沖孔、落料兩個基本工序，可以有以下三種： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生

9、產(chǎn)； 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)； 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖裁，采用級進模生產(chǎn)。 三種方案比較見表1.1 模具種類 比較項目 單工序模 復合模 級進模 沖件精度 較低 高 一般 生產(chǎn)效率 較低 較高 高 生產(chǎn)批量 適合大、中、小批量 適合大批量 適合大批量 模具復雜程度 較易 較復雜 復雜 模具成本 較低 較高 高 模具制作精度 較低 較高 高 模具制造周期 較快 較長 長 模具外形尺寸 較小 中等 較大 沖壓設(shè)備能力 較小 中等 較大 工作條件 一般 較好 好

10、 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需一套模具，沖壓件的形位精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但零件的沖壓精度較差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導正銷導正，故模具制造安裝較復合模復雜，且成本高。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 2 沖裁排樣設(shè)計 2.1 排樣方案的確定 排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設(shè)計技

11、術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術(shù)指標之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟效益更為突出。 保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應等情況，以選擇較為合理的排樣方案。 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為以下三種： （一）有廢料排樣：沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 （二）少廢

12、料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時邊緣毛刺被凹模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 （三）無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。 采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力，不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。 綜上分析，并考慮沖裁零件的形狀、尺寸、材料

13、，選取有廢料排樣。 2.2 搭邊的選取 排樣時，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時會被拉斷，有時還會拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： ① 材料的力學性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 ② 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復雜的形狀時，搭邊要取得大值。 ③ 材料厚度。薄材料的搭邊值應取的大一些。 ④ 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導向的搭邊值可以取小些。 材料厚

14、度t 圓形件或圓角r>2t 矩形件或邊長L<50 矩形件邊長L>50或r<2t 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 0～0.25 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 表2.1 搭邊值表 由表2.1 確定搭邊值 根據(jù)零件形狀兩式件間

15、按圓形取工件間搭邊值a=1.0，側(cè)邊取搭邊值=1.2。 3 模具結(jié)構(gòu)計算 3.1計算沖壓力 3.11 沖裁力 沖裁力公式為 式中 —沖裁力； —沖孔沖裁力； —落料沖裁力。 3.12 沖孔沖裁力 式中 K—系數(shù)（取K=1.3）； —孔的個數(shù)，n=1。 —沖孔周長，mm

16、 —材料厚度， —材料抗剪強度，08F，屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼,查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》附表1可知抗剪強度τ=260MPa =67956.9=68.0KN 3.13 落料沖裁力。 mm 所以 3.14卸料力。 式中 —卸料系數(shù)，查參考文獻[1]知～0.05，取。 所以 KN 3.15 推料力 式中 —推料系數(shù)，查參考文獻[1]取。 —同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，。 所以 KN 3.16 頂件力 式中 —頂件系數(shù)，查參考文獻[1]取。 所以 KN 3.17 總沖壓力 沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同，當采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為 KN