半圓缺口墊片的沖壓模具設計-落料沖孔復合模含15張CAD圖-獨家.zip,半圓,缺口,墊片,沖壓,模具設計,沖孔,復合,15,CAD,獨家 摘要 本論文應用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高了我的獨立工作能力。本設計通過對墊片的復合模設計的工藝性分析，確定了正確的工藝方案。從而對模具設計方案，以及沖壓設備作出了分析與選擇。通過分析決定采用復合模形式，然后參考其他模具結構以及查手冊和計算設計。當所有的參數計算完后，對模具的裝配方案，對主要零件的設計和裝配要求技術要求都進行了分析。在設計過程中除了設計說明書外，還包括模具的裝配圖，非標準零件的零件圖。 關鍵詞：沖壓模具；墊片；復合模；工藝；沖壓設備  Abstract In this paper, the theory and practical knowledge of this major are applied to a practical training of stamping die design work, so as to cultivate and improve my ability to work independently. Through the analysis of the technological design of the compound die of the gasket, the design determines the correct process plan. Thus, the analysis and selection of mold design and stamping equipment are made. Through the analysis, it is decided to adopt the compound die form, and then refer to other die structures, as well as check manuals and calculation design. After all the parameters are calculated, the assembly scheme of the die, the design and assembly requirements of the main parts are analyzed. In the design process, besides the design specification, it also includes the assembly drawing of the mould and the part drawing of non-standard parts. Key words: stamping die; gasket; compound die; process; stamping equipment 目 錄 摘要 1 Abstract 2 引 言 4 第一章、沖裁件的工藝性分析 5 1.1.沖裁件的結構工藝性 6 1.1.1.沖裁件的形狀 6 1.1.2.沖裁件的尺寸精度 6 第二章、制件沖壓工藝方案的確定 7 2.1.沖壓工序的組合 7 2.2.沖壓順序的安排 7 第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 8 3.1.制件排樣圖的設計 8 3.2.材料利用率的計算 10 第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 11 4.1.沖壓力 11 4.1.1.沖裁力的計算 11 4.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計算 11 4.2.壓力中心的計算 12 4.3.壓力機的選用 13 第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 14 5.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則 14 5.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法 15 5.2.1.凸模和凹模分開加工 15 5.2.2.凸模和凹模配合加工 15 第六章、模具整體結構形式設計 17 第七章、模具零件的結構設計 18 7.1.落料凸模的設計 18 7.2.落料凹模的設計 18 7.3.沖頭固定板的設計 19 第八章、模具的總裝配 21 設計小結 22 致 謝 23 參考文獻 24 引 言 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景 現代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持15%的年增長率（據不完全統(tǒng)計，2005年國內模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產銷量均突破550萬輛，預計2007年產銷量各突破700萬輛，轎車產量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 模具的發(fā)展是體現一個國家現代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現在部分進口已經跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產只能通過進口來滿足生產需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化。現在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產業(yè)的發(fā)展。。數控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內外現在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 第一章、沖裁件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。 沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產率較高、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質量、模具壽命和生產效率有很大的影響。 1.1.沖裁件的結構工藝性 1.1.1.沖裁件的形狀 圖1.零件及尺寸 此制件的形狀較簡單，且對稱，有圓角過渡，便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。 1.1.2.沖裁件的尺寸精度 沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經濟級普通沖裁。 第二章、制件沖壓工藝方案的確定 2.1.沖壓工序的組合 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據下列因素確定： （1） 根據生產批量來確定 對于年產量需求100萬件的該產品來說采用復合模或連續(xù)模較合適。 （2） 根據沖裁件尺寸和精度等級來確定 復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。 （3） 根據操作是否方便與安全來確定 復合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。 綜上所述分析，在滿足沖裁件質量與生產率的要求下，選擇復合沖裁方式，其模具壽命較長，生產率高，操作較方便和工作安全性高。 2.2.沖壓順序的安排 落料沖孔復合模 第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 3.1.制件排樣圖的設計 排樣時需考慮如下原則： 1.提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀） 2.合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。 3.模具結構簡單、壽命長。 4.保證沖件的質量和沖件對板料纖維方向的要求。 搭邊與料寬如下： 搭邊 搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 搭邊值的大小還與材料的力學性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關。搭邊值一般由經驗確定，根據所給材料厚度δ=1.0mm，圓形零件，確定搭邊工作間a1為0.8mm, a為1.0mm。具體排樣圖如下： 送料步距和條料寬度的確定 送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為 S=D+a1 (1) S=90+0.8=90.8mm 式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度； a1——沖裁之間的搭邊值。 采用導正銷進行定距，步距精度經經驗估算得到步距公差為正負0.023。 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。 當用孔定距時，可按下式計算 條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ =(100+2×1)-0.5=102-0.5mm 式中 B——條料的寬度（mm）； Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a——側搭邊值； Δ——條料寬度的單向（負向）公差； 剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=102-0.5。 3.2.材料利用率的計算 一個步距內的材料利用率η為 η=nF/Bs×100% η=1×7445.23/102×90.8×100%=80.39% 式中 F——一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）； n——一個步距內沖裁件數目；1 B——條料寬度（mm）；102mm s——步距（mm）；90.8mm 第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 4.1.沖壓力 沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。 4.1.1.沖裁力的計算 平刃口沖裁力可按下式計算 落料力計算 F=KLδτ (4-1) F=1.3×309.81×1×340=136936.02N =136.94KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁件周邊長度（mm）； τ——材料抗剪強度（MPa）；10#鋼抗剪強度為260-340MPa δ——材料厚度；(mm) K——系數，通常K=1.3； 沖孔力計算 F=KLδτ (4-2) F=1.3×（3.14×10+20+20）×1×340=31558.8N =31.56KN 4.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計算 生產中常用下列公式計算 F卸=K卸F落 (4-3) =0.045×136.94=6.16KN F退=K退F沖 (4-4) =0.05×31.56=1.578KN 式中 F——沖裁力； F卸、F頂——分別為卸料系數和頂件系數 綜上所述，總的沖裁力為F總= F落+F沖+F卸+F頂=176.238KN 4.2.壓力中心的計算 采用解析法求壓力中心，求YG，XG，示意圖如下： F1——沖孔力 F1=Ltσb，得F1=136.94KN F2——落料力 F2=Ltσb ,得F2=31.56KN Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0 X1——F1到Y軸的力臂 Y1=0 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0 X2——F2到Y軸的力臂 Y2=0 根據合力距定理： YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG=（X1F1+X2F2）/（F1+F2） XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=0 4.3.壓力機的選用 初步確定壓力機的型號：F公稱≥F總 因此選擇壓力機的型號為：J23—25壓力機 型號為J23—25壓力機的基本參數如：（表一） 公稱壓力/KN 250 墊板尺寸/mm 厚度50 滑塊行程/mm 65 滑塊行程次數/（次/min） 55 模柄孔尺寸/mm 直徑40 深度60 最大封閉高度/mm 270 滑塊底面積尺寸/mm 封閉高度調節(jié)量 55 滑塊中心線至床身距離/mm 200 床身最大可傾角 30° 立柱距離/mm 270 工作臺尺寸/mm 前后370 左右560 工作臺孔尺寸 前后200 左右290 第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 5.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則 設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關。 通過分析可以看出，沖裁間隙對斷面質量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數值，能同時滿足斷面質量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質量要求不是很高時，則應適當地加大間隙值以利于提高沖模的使用壽命。 根據沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诹慵淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關，可按下列關系選?。毫慵菼T10以上，X=1；零件精度IT11-IT13，X=0.75；零件精度IT14，X=0.5。 零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應按“入體”原則標注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標注的，則應換算成單向標注。磨損后無變化的尺寸除外。 5.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法 5.2.1.凸模和凹模分開加工 這種方法主要適用于圓形或簡單刃口。設計時，需在圖樣上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足： δd+δp≤Zmax-Zmin (5-1) 5.2.2.凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設計制造。 沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算： 沖孔時凸模 dp=(dmin+XΔ)+δp 沖孔時凹模 Bh=(dmin+XΔ+Zmin)-δp 落料時凹模 Dp=(Dmax-XΔ)-δp 落料時凸模 Ah=(Dmax-XΔ-Zmin)+δp 孔心距 Lp=L±δp’ 式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）； Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）； dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4； δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8； Lp——凸模中心距尺寸（mm）； L——沖件中心距基本尺寸（mm）； Zmin——最小沖裁間隙（mm）；本次設計取值Zmin=0.10 落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ)-Δ/4 =100.25-0.5×0.5=100; Dp2=(Dmax-XΔ)-Δ/4 =90.25-0.5×0.5=90; 落料凸模尺寸：Ah1=(Dp1-Zmin)+Δ/4 =100-0.10=99.9; Ah2=(Dp2-Zmin)+Δ/4 =90-0.10=89.9; 沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)-Δ/4 =4.95+0.5×0.1=5 沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+Zmin)-Δ/4 =5+0.1=5.1， 孔心距 Lp=L±δp’ =20±0.01 第六章、模具整體結構形式設計 落料沖孔模結構形式： 倒裝結構復合模，凹模在上，凸凹模在下，所沖廢料直接從模板下面掉下去，能夠有效提高生產效率。 第七章、模具零件的結構設計 7.1.落料凸模的設計 材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC（如圖），外形線割，與下模板采用螺釘和銷釘固定。 7.2.落料凹模的設計 材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC（如圖），與上模板采用螺釘和銷釘固定。 7.3.沖頭固定板的設計 材料：45#，（如圖），凸?？着c凸模過盈配合，采用臺階掛式結構，防止其脫落固定板 第八章、模具的總裝配 1、確定裝配基準件 應以沖孔凸模為裝配基準件。 首先要確定凸模在模架中的位置， 安裝凸模組件， 確定凸模組件在下模座的位置， 然后用平行板將凸模和下模座夾緊，在下模座上劃出彎曲孔線，進而安裝下模座其他組件。 2、安裝上模部分 檢查上模部分各個零件尺寸是不是滿足裝配技術條件要求。 安裝上模，調整沖裁間隙， 將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內。 3、安裝下模部分 4、自檢 按沖模技術條件進行總裝配檢查。 5、檢驗 6、試沖 設計小結 在本次設計中，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD的應用更加熟練；其次，通過模具設計我對于模具設計的流程基本上熟悉。這次設計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設計、模具設計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內容。 設計過程中按照任務書的要求和目的，循序漸進,力求數據準確，結構合理。參考了許多文獻資料。由于經驗不足，還有許多地方沒有考慮全面，有待于完善。 總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！ 致 謝 對三年來辛勤教導我的老師和學校致以最崇高的敬意！ 對本次畢業(yè)設計指導我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產中所積累的經驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。 參考文獻 [1]朱光力主編. 模具設計與制造實訓.第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 134~156 [2]吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設計 . 第1版. 西安：西北工業(yè)大學出版社. 2001. 40~45 [3]溫松明主編. 互換性與測量技術基礎. 第2版. 長沙：湖南大學出版社. 1998. 4~5 [4]馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設計與制造簡明手冊. 第1版.上海：上?？茖W技術出版社. 1985. 1~ 80 [5]劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京：高等教育出版社.2001 24