2988 矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計
2988 矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計,矩形,墊片,復(fù)合,沖壓,模具,設(shè)計
1xx 大 學(xué)名稱 矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計 院 系 機(jī)電工程系 班 級 姓 名 系 主 任 教研室主任 指 導(dǎo) 教 師 2長墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計摘要:模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,它在國民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位,發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展,尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長,為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓(xùn)設(shè)計墊片的復(fù)合沖壓模具,從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計再到工藝計算,一直到最后的模具裝配圖。關(guān)鍵詞:墊片、復(fù)合沖壓模具、設(shè)計3目 錄引言(緒論) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1一、沖裁件的工藝性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7二、確定沖壓工藝方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????71.模具的形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.定位裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.卸料裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.導(dǎo)向零件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.模架 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4四、必要的工藝計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81.排樣設(shè)計與計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.計算沖壓力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.計算模具壓力中心 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.計算模具刃口尺寸 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4五、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.落料凹模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.沖孔凸模長度及強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.凸凹模長度確定及壁厚校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.凸凹模固定板尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????46.卸料板的設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47.模座的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4六、壓力機(jī)校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.模柄孔的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.模具閉合高度的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.沖裁力校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4七、繪制模具總裝配圖及零件圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14課程設(shè)計小結(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4參考文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????254引 言汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長,為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外,我國模具行業(yè)在 2007 年還呈現(xiàn)出三大亮點: 一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出,如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到 100 噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到 0.5μm 的超精模具和能與 2500 次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進(jìn)模等;模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高,如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達(dá)到或超過了 80%等;行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善,如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等,行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮,發(fā)展后勁充足等。二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成,集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展,勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有 80 多家重點骨干企業(yè),現(xiàn)在,年產(chǎn)模具5000 萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有 100 家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼 2006 年之后,全國的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長 25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有 10%以上的提高。 三、是國際合作進(jìn)一步發(fā)展,中國模具正在加速融入世界,因而也為中國模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪,中國模具行業(yè) 2007 年國際合作方面的活動都要比往年更豐富,參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多,成效更加顯著?! ≡谥袊>吖I(yè) 2007 年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲,2007 年又比上年漲了 20%左右,致使模具企業(yè)利潤空間進(jìn)一步受擠壓,利潤率進(jìn)一步下降,有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損,顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才,特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏,這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求,高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了,用人單位的用人成本也顯著增加。同時,人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下,模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升,尤其是外資和民間投資更為踴躍投5入,致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處,但也預(yù)示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展,這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前,在部分領(lǐng)域,尤其在中低檔市場上,競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱,綜合水平仍比國外先進(jìn)水平落后許多,這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進(jìn)水平相媲美的企業(yè),有些產(chǎn)品也并不比世界先進(jìn)水平差,但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言,我們必須承認(rèn)落后,而且總體來說,不是落后一點點,而是落后了許多??傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進(jìn)水平相比有著較大差距。此外,當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。6模具設(shè)計一、沖裁件的工藝性分析(1)材料 Q235 是普通碳素鋼,具有良好的沖壓性能。(2)工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單。孔邊距遠(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚,故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。(3)尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差,屬自由公差,按 IT14 級確定工件的公差,一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。7二、確定沖壓工藝方案該零件(如右圖)包括落料、沖孔兩個基本工序,可以有以下三種工藝方案:方案一:先落料,后沖孔。采用單工序 模生產(chǎn)。 方案二:落料—沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù) 合模生產(chǎn)。方案三:沖孔—落料連續(xù)沖壓,采用級 進(jìn)模生產(chǎn)。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)率低,難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具,沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證,且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀簡單對稱,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,但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。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。三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式8(1)模具的形式此工件有三個孔,若采用正裝式復(fù)合模,操作很不方便;另外此工件無較高平直度要求,工件要求精度也較低,沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中,積聚到一定數(shù)量,由下模漏料孔排出,不必清除廢料,操作方便,應(yīng)用很廣,但工作表面平直度較差,凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制,以免強(qiáng)度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮,決定采用倒裝式復(fù)合模。(2)定位裝置 采用擋料銷縱向定位,安裝在卸料板上,并在凹模板開設(shè)讓位孔。(3)卸料裝置1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復(fù)合模,所以卸料板安裝在下模。2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下,落在模具工作面上。3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量,便從下模座的漏料孔中排出。(4)導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多,如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便,而且阻擋操作者視線,所以不采用;若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向,則雖然導(dǎo)向精度高,壽命長,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,所以不采用;針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高,采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單,操作又方便,還可降低成本。(5)模架 若采用中間導(dǎo)柱模架,則導(dǎo)柱對稱分布,受力平衡,滑動平穩(wěn),拔模方便,但只能一個方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架,則可三方向送料。操作者視線不被擋住,結(jié)構(gòu)比較緊湊。本設(shè)計決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。四、必要的工藝計算(1)排樣設(shè)計與計算91、單直排a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計與制造》 ,確定搭邊直 a、a1t = 8 mm,工件間 a1 =7 mm。側(cè)搭邊 a = 6mm。b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置,所以B=(D+2a) = (160+7+7) = 174 mm0?015.?015.?式中 ——條料寬度的單向偏差,mm,查表得 =-0.15mm??c、送料步距:S = L + a =200 +6 = 206 mmd、材料利用率利用 CAD 軟件,查得其面積為 1163.542mm2條料一個步距內(nèi)的面積為 45×34=1530 mm= 100%= 100%=76.04%?A1?5304.6?排樣圖如下:2、計算沖壓力沖裁力公式為P= P + P孔 落式中 P —— 沖裁力;P —— 沖孔沖裁力;孔10P ——落料沖裁力。落(1) 沖孔沖裁力 P 孔。P = P t孔 孔 ?式中 L ——沖孔周長;t ——材料厚度,t=1mm;——材料抗拉強(qiáng)度,MPa,查手冊,Q235, =375~460MPa,取?=400MPa。所以 P = L t =(2 ×3×2+2 ×8)×1×400=35168N孔 孔 ?(2) 落料沖裁力 P 落。P = L t落 落 ?所以 P = L t =( + +26×4)×1×4 00落 落 ?1802562??18023??=77605.3N(3) 卸料力 P 。卸P = K × P卸 卸 落式中 P ——卸料力;卸K ——卸料系數(shù),查表 K =0.04~0.05,取 K =0.04。卸 卸 卸所以 P = K × P =0.04×77605.3N=3104.212N卸 卸 落(4) 推件力 P推P = K P n推 推 孔式中 K ——推料系數(shù),查表取 K =0.055;推 推n——同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取 n=3。所以 P = K P n=0.055×35168×3N=5802.72N推 推 孔(5) 總沖壓力 P 總。沖裁時,壓力機(jī)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(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時,總的沖壓力為P =P+ P + P = P + P + P + P總 卸 推 孔 落 卸 推11=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N 122KN?初選壓力機(jī)型號為:JH23—25。該壓力機(jī)的主要參數(shù):公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?3.計算模具壓力中心由于該零件關(guān)于中心對稱,所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。4.計算模具刃口尺寸落料 設(shè)工件的尺寸為 ,根據(jù)計算原則,落料以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先0??D確定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。=( )AD?xma??0D =(D )TZ=(D )?axax0??沖孔 設(shè)沖孔尺寸為,根據(jù)計算原則,沖孔時以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸,使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸;將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。d =(d +x )Tmin?0??d =(d +z ) =(d +x +z )Ai??0Tmin??0孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中,在工件上沖出孔距為 L 兩個孔時,其凹模型孔中心距可按下式確定。?2/?L =Ld?81?上述式中: 、D ——落料凹、凸模尺寸;AT12d 、 d ——沖孔凸、凹模尺寸;TAD ——落料件的最大極限尺寸;maxd ——沖孔件孔的最小極限尺寸;inL、 L ——工件孔心距和凹??仔木嗟墓Q尺寸;——工件制造公差;?z ——最小合理間隙;minx ——磨損系數(shù);——凸或凹模的制造公差,可按 IT6~IT7 級來選取,也?可查表選取,或取 ( ) ,4.0T??minaxZ?( ) 。6.0?AminaxZ?為了保證初始間隙不超過 Z 即 + + , 和 選取必須滿足以minTAaxTA?下條件:+T?A?minax?外形由落料獲得, 16 由沖孔同時得到:?查表得:Z =0.1mm,Z =0.14mm,minmax則 Z -Z =(0.14-0.1)mm=0.04mmaxi由于尺寸為自由公差,均為 IT14 級,所以×=0.5mm設(shè)凸、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造,則沖 16 孔:?d =(d +× ) =(16+0.5×0.43) =16.215 mmTmin?0??0??01.?d =( d + Z ) =(16.215+0.1) =16.315 mmAi?18.?8.?校核: +TA?minaxZ0.011+0.018 0.14-0.10.029 n i所以滿足最小壁厚 n> n 的要求。i4.凸凹模固定板尺寸凸凹模形狀為矩形 120×70,厚度取 20mm,與凸凹模過盈配合。5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計理論上,確定是否需要墊板的方法如下:條件:沖裁時,如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力,這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 y??][Y式中 ——凸模端面壓應(yīng)力,MPa;y?——模座材料許用壓應(yīng)力,鑄鐵約為 100MPa,鋼約為 200MPa;][YP——沖裁力,N;F——凸模上端面面積,mm ;2D——凸模上端面直徑,mm。墊板形狀和凸模固定板一致,矩形,墊板厚度一般為 3~10mm。墊板材料常用 T7 或 T8 工具鋼,熱處理硬度為 48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平,表面粗糙度 R 0.32~0.63um。?本例中上模部分已有墊板。16下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板:本例中,由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合,所以其表面積按固定板面積計算,很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前(下表面積)沒有區(qū)別。6.卸料板的設(shè)計1)卸料板的形狀和尺寸。卸料板取矩形板,厚度為 H=10mm,卸料板材料選 A3 或(45 鋼) ,不用熱處理淬硬。2)卸料板上成形孔的設(shè)計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。7.模座選擇由于模板周界為 120×70mm,所以選上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小 140mm,最大 165mm。導(dǎo)柱 20×130 GB/T2861.1—1990導(dǎo)套 20×70×28 GB/T2861.6—1990六、壓力機(jī)校核初選壓力機(jī)型號為:JH23—25.該壓力機(jī)的主要參數(shù):公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?1.模柄孔的校核模柄的尺寸為 40×80,上模座厚度為 30mm,則模柄伸出上模座的高度17為 50mm<60mm,因此合適。2.模具閉合高度的校核模具的閉合高度 H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm,而壓力機(jī)的最大封閉高度 260mm,其調(diào)節(jié)量為 55mm,則壓力機(jī)的最小閉合高度為 205mm,大于模具的閉合高度,可以在模具下模座下加墊板,所以此項也可滿足要求。3.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核查手冊,該型號模座的外形尺寸為:194×142mm,壓力機(jī)的工作臺尺寸為560×370mm,符合每邊留出 60~100mm 的要求,用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板,所以合適。4.沖裁力校核沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力 P 為 122KN<壓力機(jī)的公稱壓力 250KN,所以總合適。綜上所述:型號為 JH23—25 的壓力機(jī)符合要求。七、繪制模具總裝配圖及工作零件圖模具整體裝配效果圖1819總結(jié)通過這次課程設(shè)計使我對模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢有了更深刻的了解,通過整個模具設(shè)計流程,使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計思路及在模具設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題、及處理方法,對設(shè)計中一些常規(guī)方法了有了進(jìn)一步的了解,為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計算機(jī)輔助手段實現(xiàn)了對模具零件的三維造型,同時利用軟件完成了相關(guān)零部件的裝配過程,實現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的總裝配,同時,使用了 AutoCAD 完成了相關(guān)二維結(jié)構(gòu)及零件圖。這次課程設(shè)計讓我鞏固了專業(yè)知識,對知識有了更深刻的認(rèn)識。20參考文獻(xiàn):[1]王孝培主編. 沖壓手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社 1990.11 [2]王一梅主編.典型實用模具圖冊.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 1991.8[3]模具實用技術(shù)叢書編委會主編. 沖模設(shè)計應(yīng)用實例.機(jī)械工業(yè)出版社.2000.4[4]丁松聚主編.冷沖模設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2001.10[5]徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計與制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1[6]付宏生主編. 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.3[7]K.Stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2003.2[8]楊占堯主編.現(xiàn)代模具工手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7[9]高軍、李嘉平、修大鵬等編著.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.2[10]楊占堯主編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社.2008.3[11]周本凱編著.沖壓模具設(shè)計實踐. 化學(xué)工業(yè)出版社.2008.3[12]中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心組織編寫.模具設(shè)計師.中國勞動社會保障出版社.2008.51xx 大 學(xué)名稱 矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計 院 系 機(jī)電工程系 班 級 姓 名 系 主 任 教研室主任 指 導(dǎo) 教 師 2長墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計摘要:模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,它在國民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位,發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展,尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長,為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓(xùn)設(shè)計墊片的復(fù)合沖壓模具,從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計再到工藝計算,一直到最后的模具裝配圖。關(guān)鍵詞:墊片、復(fù)合沖壓模具、設(shè)計3目 錄引言(緒論) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1一、沖裁件的工藝性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7二、確定沖壓工藝方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????71.模具的形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.定位裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.卸料裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.導(dǎo)向零件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.模架 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4四、必要的工藝計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81.排樣設(shè)計與計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.計算沖壓力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.計算模具壓力中心 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.計算模具刃口尺寸 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4五、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.落料凹模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.沖孔凸模長度及強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.凸凹模長度確定及壁厚校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.凸凹模固定板尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????46.卸料板的設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47.模座的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4六、壓力機(jī)校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.模柄孔的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.模具閉合高度的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.沖裁力校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4七、繪制模具總裝配圖及零件圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14課程設(shè)計小結(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4參考文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????254引 言汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長,為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外,我國模具行業(yè)在 2007 年還呈現(xiàn)出三大亮點: 一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出,如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到 100 噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到 0.5μm 的超精模具和能與 2500 次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進(jìn)模等;模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高,如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達(dá)到或超過了 80%等;行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善,如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等,行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮,發(fā)展后勁充足等。二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成,集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展,勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有 80 多家重點骨干企業(yè),現(xiàn)在,年產(chǎn)模具5000 萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有 100 家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼 2006 年之后,全國的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長 25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有 10%以上的提高。 三、是國際合作進(jìn)一步發(fā)展,中國模具正在加速融入世界,因而也為中國模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪,中國模具行業(yè) 2007 年國際合作方面的活動都要比往年更豐富,參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多,成效更加顯著?! ≡谥袊>吖I(yè) 2007 年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲,2007 年又比上年漲了 20%左右,致使模具企業(yè)利潤空間進(jìn)一步受擠壓,利潤率進(jìn)一步下降,有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損,顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才,特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏,這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求,高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了,用人單位的用人成本也顯著增加。同時,人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下,模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升,尤其是外資和民間投資更為踴躍投5入,致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處,但也預(yù)示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展,這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前,在部分領(lǐng)域,尤其在中低檔市場上,競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱,綜合水平仍比國外先進(jìn)水平落后許多,這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進(jìn)水平相媲美的企業(yè),有些產(chǎn)品也并不比世界先進(jìn)水平差,但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言,我們必須承認(rèn)落后,而且總體來說,不是落后一點點,而是落后了許多。總體落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進(jìn)水平相比有著較大差距。此外,當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。6模具設(shè)計一、沖裁件的工藝性分析(1)材料 Q235 是普通碳素鋼,具有良好的沖壓性能。(2)工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單??走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚,故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。(3)尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差,屬自由公差,按 IT14 級確定工件的公差,一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。7二、確定沖壓工藝方案該零件(如右圖)包括落料、沖孔兩個基本工序,可以有以下三種工藝方案:方案一:先落料,后沖孔。采用單工序 模生產(chǎn)。 方案二:落料—沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù) 合模生產(chǎn)。方案三:沖孔—落料連續(xù)沖壓,采用級 進(jìn)模生產(chǎn)。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)率低,難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具,沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證,且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀簡單對稱,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,但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。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。三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式8(1)模具的形式此工件有三個孔,若采用正裝式復(fù)合模,操作很不方便;另外此工件無較高平直度要求,工件要求精度也較低,沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中,積聚到一定數(shù)量,由下模漏料孔排出,不必清除廢料,操作方便,應(yīng)用很廣,但工作表面平直度較差,凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制,以免強(qiáng)度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮,決定采用倒裝式復(fù)合模。(2)定位裝置 采用擋料銷縱向定位,安裝在卸料板上,并在凹模板開設(shè)讓位孔。(3)卸料裝置1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復(fù)合模,所以卸料板安裝在下模。2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下,落在模具工作面上。3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量,便從下模座的漏料孔中排出。(4)導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多,如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便,而且阻擋操作者視線,所以不采用;若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向,則雖然導(dǎo)向精度高,壽命長,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,所以不采用;針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高,采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單,操作又方便,還可降低成本。(5)模架 若采用中間導(dǎo)柱模架,則導(dǎo)柱對稱分布,受力平衡,滑動平穩(wěn),拔模方便,但只能一個方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架,則可三方向送料。操作者視線不被擋住,結(jié)構(gòu)比較緊湊。本設(shè)計決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。四、必要的工藝計算(1)排樣設(shè)計與計算91、單直排a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計與制造》 ,確定搭邊直 a、a1t = 8 mm,工件間 a1 =7 mm。側(cè)搭邊 a = 6mm。b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置,所以B=(D+2a) = (160+7+7) = 174 mm0?015.?015.?式中 ——條料寬度的單向偏差,mm,查表得 =-0.15mm??c、送料步距:S = L + a =200 +6 = 206 mmd、材料利用率利用 CAD 軟件,查得其面積為 1163.542mm2條料一個步距內(nèi)的面積為 45×34=1530 mm= 100%= 100%=76.04%?A1?5304.6?排樣圖如下:2、計算沖壓力沖裁力公式為P= P + P孔 落式中 P —— 沖裁力;P —— 沖孔沖裁力;孔10P ——落料沖裁力。落(1) 沖孔沖裁力 P 孔。P = P t孔 孔 ?式中 L ——沖孔周長;t ——材料厚度,t=1mm;——材料抗拉強(qiáng)度,MPa,查手冊,Q235, =375~460MPa,取?=400MPa。所以 P = L t =(2 ×3×2+2 ×8)×1×400=35168N孔 孔 ?(2) 落料沖裁力 P 落。P = L t落 落 ?所以 P = L t =( + +26×4)×1×4 00落 落 ?1802562??18023??=77605.3N(3) 卸料力 P 。卸P = K × P卸 卸 落式中 P ——卸料力;卸K ——卸料系數(shù),查表 K =0.04~0.05,取 K =0.04。卸 卸 卸所以 P = K × P =0.04×77605.3N=3104.212N卸 卸 落(4) 推件力 P推P = K P n推 推 孔式中 K ——推料系數(shù),查表取 K =0.055;推 推n——同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取 n=3。所以 P = K P n=0.055×35168×3N=5802.72N推 推 孔(5) 總沖壓力 P 總。沖裁時,壓力機(jī)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(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時,總的沖壓力為P =P+ P + P = P + P + P + P總 卸 推 孔 落 卸 推11=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N 122KN?初選壓力機(jī)型號為:JH23—25。該壓力機(jī)的主要參數(shù):公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?3.計算模具壓力中心由于該零件關(guān)于中心對稱,所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。4.計算模具刃口尺寸落料 設(shè)工件的尺寸為 ,根據(jù)計算原則,落料以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先0??D確定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。=( )AD?xma??0D =(D )TZ=(D )?axax0??沖孔 設(shè)沖孔尺寸為,根據(jù)計算原則,沖孔時以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸,使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸;將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。d =(d +x )Tmin?0??d =(d +z ) =(d +x +z )Ai??0Tmin??0孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中,在工件上沖出孔距為 L 兩個孔時,其凹模型孔中心距可按下式確定。?2/?L =Ld?81?上述式中: 、D ——落料凹、凸模尺寸;AT12d 、 d ——沖孔凸、凹模尺寸;TAD ——落料件的最大極限尺寸;maxd ——沖孔件孔的最小極限尺寸;inL、 L ——工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸;——工件制造公差;?z ——最小合理間隙;minx ——磨損系數(shù);——凸或凹模的制造公差,可按 IT6~IT7 級來選取,也?可查表選取,或取 ( ) ,4.0T??minaxZ?( ) 。6.0?AminaxZ?為了保證初始間隙不超過 Z 即 + + , 和 選取必須滿足以minTAaxTA?下條件:+T?A?minax?外形由落料獲得, 16 由沖孔同時得到:?查表得:Z =0.1mm,Z =0.14mm,minmax則 Z -Z =(0.14-0.1)mm=0.04mmaxi由于尺寸為自由公差,均為 IT14 級,所以×=0.5mm設(shè)凸、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造,則沖 16 孔:?d =(d +× ) =(16+0.5×0.43) =16.215 mmTmin?0??0??01.?d =( d + Z ) =(16.215+0.1) =16.315 mmAi?18.?8.?校核: +TA?minaxZ0.011+0.018 0.14-0.10.029 n i所以滿足最小壁厚 n> n 的要求。i4.凸凹模固定板尺寸凸凹模形狀為矩形 120×70,厚度取 20mm,與凸凹模過盈配合。5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計理論上,確定是否需要墊板的方法如下:條件:沖裁時,如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力,這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 y??][Y式中 ——凸模端面壓應(yīng)力,MPa;y?——模座材料許用壓應(yīng)力,鑄鐵約為 100MPa,鋼約為 200MPa;][YP——沖裁力,N;F——凸模上端面面積,mm ;2D——凸模上端面直徑,mm。墊板形狀和凸模固定板一致,矩形,墊板厚度一般為 3~10mm。墊板材料常用 T7 或 T8 工具鋼,熱處理硬度為 48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平,表面粗糙度 R 0.32~0.63um。?本例中上模部分已有墊板。16下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板:本例中,由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合,所以其表面積按固定板面積計算,很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前(下表面積)沒有區(qū)別。6.卸料板的設(shè)計1)卸料板的形狀和尺寸。卸料板取矩形板,厚度為 H=10mm,卸料板材料選 A3 或(45 鋼) ,不用熱處理淬硬。2)卸料板上成形孔的設(shè)計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。7.模座選擇由于模板周界為 120×70mm,所以選上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小 140mm,最大 165mm。導(dǎo)柱 20×130 GB/T2861.1—1990導(dǎo)套 20×70×28 GB/T2861.6—1990六、壓力機(jī)校核初選壓力機(jī)型號為:JH23—25.該壓力機(jī)的主要參數(shù):公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?1.模柄孔的校核模柄的尺寸為 40×80,上模座厚度為 30mm,則模柄伸出上模座的高度17為 50mm<60mm,因此合適。2.模具閉合高度的校核模具的閉合高度 H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm,而壓力機(jī)的最大封閉高度 260mm,其調(diào)節(jié)量為 55mm,則壓力機(jī)的最小閉合高度為 205mm,大于模具的閉合高度,可以在模具下模座下加墊板,所以此項也可滿足要求。3.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核查手冊,該型號模座的外形尺寸為:194×142mm,壓力機(jī)的工作臺尺寸為560×370mm,符合每邊留出 60~100mm 的要求,用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板,所以合適。4.沖裁力校核沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力 P 為 122KN<壓力機(jī)的公稱壓力 250KN,所以總合適。綜上所述:型號為 JH23—25 的壓力機(jī)符合要求。七、繪制模具總裝配圖及工作零件圖模具整體裝配效果圖1819總結(jié)通過這次課程設(shè)計使我對模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢有了更深刻的了解,通過整個模具設(shè)計流程,使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計思路及在模具設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題、及處理方法,對設(shè)計中一些常規(guī)方法了有了進(jìn)一步的了解,為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計算機(jī)輔助手段實現(xiàn)了對模具零件的三維造型,同時利用軟件完成了相關(guān)零部件的裝配過程,實現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的總裝配,同時,使用了 AutoCAD 完成了相關(guān)二維結(jié)構(gòu)及零件圖。這次課程設(shè)計讓我鞏固了專業(yè)知識,對知識有了更深刻的認(rèn)識。20參考文獻(xiàn):[1]王孝培主編. 沖壓手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社 1990.11 [2]王一梅主編.典型實用模具圖冊.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 1991.8[3]模具實用技術(shù)叢書編委會主編. 沖模設(shè)計應(yīng)用實例.機(jī)械工業(yè)出版社.2000.4[4]丁松聚主編.冷沖模設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2001.10[5]徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計與制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1[6]付宏生主編. 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.3[7]K.Stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2003.2[8]楊占堯主編.現(xiàn)代模具工手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7[9]高軍、李嘉平、修大鵬等編著.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.2[10]楊占堯主編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社.2008.3[11]周本凱編著.沖壓模具設(shè)計實踐. 化學(xué)工業(yè)出版社.2008.3[12]中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心組織編寫.模具設(shè)計師.中國勞動社會保障出版社.2008.5
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