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題 目 制動(dòng)盒外殼沖壓件設(shè)計(jì) 學(xué) 院 系 材料科學(xué)與工程學(xué)院 第 2 頁 目錄 摘要 1 前言 4 2 零件的沖壓工藝分析 5 3 零件沖壓工藝方案的擬訂和計(jì)算 6 3 1 零件沖壓工藝方案的擬訂 6 3 2 零件沖壓工藝方案的計(jì)算 7 4 零件沖壓工藝方案的確定 9 5 模具總裝圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算 10 5 1 落料 拉深 沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) 10 5 1 1 沖裁排樣方式的設(shè)計(jì)及計(jì)算 10 5 1 2 第一副模具各工序壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的初步選用 11 5 1 3 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計(jì)算 12 5 1 4 模具工作部分刃口尺寸和公差的計(jì)算 13 5 1 5 模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 5 2 整形模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 5 2 1 整形力工序壓力的計(jì)算與壓力機(jī)的初步選用 18 5 2 2 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計(jì) 19 5 2 3 凸凹模工作部分刃口及公差的計(jì)算 19 5 2 4 模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 5 3 沖孔模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 5 3 1 各工序壓力的計(jì)算 21 5 3 2 沖孔凸凹模刃口的計(jì)算 21 5 3 3 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 22 5 3 4 模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 5 4 切邊模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 5 4 1 工序壓力的計(jì)算 25 5 4 2 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 25 第 3 頁 5 4 3 模具工作部分刃口尺寸和公差的計(jì)算 25 5 4 4 模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 27 總結(jié) 29 參考資料 30 致謝 31 第 4 頁 摘 要 本次 畢業(yè)設(shè)計(jì) 是制 動(dòng) 盒外殼的沖 壓 工 藝 與 設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 是 對 所學(xué)知 識 的一次運(yùn)用 實(shí) 踐 通 過畢業(yè)設(shè)計(jì) 我 們 可以 查 漏 補(bǔ) 缺 為 以后的學(xué) 習(xí) 和工作打下 堅(jiān) 實(shí) 的基 礎(chǔ) 當(dāng)拿到一個(gè)工件來 進(jìn) 行模具 設(shè)計(jì)時(shí) 我 們應(yīng) 當(dāng)首先 對 工件 進(jìn) 行工 藝 分 析 因 為 可能有很多種不同的制造方法 不同的方法得到制件的 質(zhì) 量可能不一 樣 并且模具制造成本也可能相差很大 所以我 們 必 須 從工件的 質(zhì) 量和生 產(chǎn)經(jīng)濟(jì) 角度 出 發(fā) 選擇 最佳的 設(shè)計(jì) 方法和工 藝 方案 經(jīng) 分析比 較 此制 動(dòng) 盒外殼采用沖 壓 工 藝 生 產(chǎn) 關(guān) 鍵 詞 沖 壓 工 藝 模具 設(shè)計(jì) 工 藝 方案 abstract the main program for this graduation design is to finish the design and producing process of the shell of controlling box to every student the graduation design is a opportunity to apply the knowledge we learned at the same time we can make best of this chance to find out our shortcomings in order to get the stead foundation of studying and work in the near future first we are supposed to analyze the character of the strop before we decide to which kind of mold should be the best way to do it because using the different method we can get the different products in quality and the cost concerned is also different for these reasons we should find out the best way in terms of the quality and cost after analysis and comparison we decide to chose punch as the best way Keywords Hurtle to press the craft mold design skill method 第 5 頁 1 前言 通過對專業(yè)課一年的系統(tǒng)學(xué)習(xí) 使我對模具知識有了一定的了解 而本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年所學(xué)的無論是基礎(chǔ)知識還是專業(yè)知識都是一次全 面的檢查和考核 同時(shí)也是培養(yǎng)我解決具體問題的一種能力和一次深入再學(xué) 習(xí)的過程 上學(xué)期末對壓鑄模具的課程設(shè)計(jì)和本學(xué)期的模具制造課程設(shè)計(jì) 我對模 具設(shè)計(jì)的思路和程序有了一定的掌握 初步具備了設(shè)計(jì)模具的能力 這次是 沖壓模具的設(shè)計(jì) 要求對沖壓件進(jìn)行沖壓工藝的設(shè)計(jì) 沖模的裝配圖設(shè)計(jì) 利用電腦設(shè)計(jì)模具的零件圖以及模具零件的制造工藝設(shè)計(jì) 這就需要我對以 前所學(xué)過的知識進(jìn)行全面的 系統(tǒng)的復(fù)習(xí)與回顧 并且通過借助于資料 手 冊 圖冊等設(shè)計(jì)所需的工具書 在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 進(jìn)行一次全面而系統(tǒng)的設(shè) 計(jì) 同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行反復(fù)的修改以不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量 以順利完 成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù) 同時(shí)也要力求自己設(shè)計(jì)的模具盡可能地有低成 本 高生產(chǎn)率和生產(chǎn)的產(chǎn)品高合格率的要求 使它具有較高的性價(jià)比 本次設(shè)計(jì)包括模具總裝配圖四張 模具各零件圖十四張左右 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書一份 由于本人水平有限和失誤等原因 因此在本次設(shè)計(jì)圖紙中還存在不少錯(cuò)誤 和不足之處 懇請各位老師批評 指正 第 6 頁 2 零件的沖壓工藝分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的沖壓件是制動(dòng)盒外殼 是由 Q235 鋼材料制造 其厚度為 1 6mm 外圓半徑為 80mm 的殼體 Q235 鋼的抗拉強(qiáng)度為 375 500Mpa 屈服 強(qiáng)度為 235Mpa 綜合性能較好 既有良好的塑性又有適中的強(qiáng)度 且年生 產(chǎn)量為 10000 件 我們既要能夠保證制件的質(zhì)量又要盡可能的去降低生產(chǎn)成 本 以求取最佳的生產(chǎn)效益 綜合考慮多種生產(chǎn)方式 此制動(dòng)盒外殼用沖壓 工藝生產(chǎn)是生產(chǎn)廠家的相對最優(yōu)方案 制動(dòng)盒外殼主要工序是落料 沖孔和拉深 孔的位置對稱分布 可以減少 工序和模具的制造成本 從孔的分布與數(shù)量來看 可將所有孔一次性沖出 但考慮到孔之間的間距在安裝時(shí)是否會產(chǎn)生干涉及模具的強(qiáng)度 直徑為 10 的 孔和直徑為 8 的孔不能同時(shí)沖出 否則凹模的強(qiáng)度不夠 并且凸模安裝時(shí)易 產(chǎn)生干涉 并且要必須考慮到是先拉深還是先沖孔 如果底部的孔徑相對于 殼的外形直徑過大 要先拉深再沖孔 否則會將該工件拉裂 同時(shí) 由于工件的圓角半徑為 1 而材料的厚度為 1 6 圓角半角太小 在 拉深時(shí)易被拉裂 故拉深時(shí)不能將圓角一次拉成 須進(jìn)行整形 拉深時(shí)需留 修邊余量以保證制件的精度 故最后還要對工件進(jìn)行切邊 第 7 頁 工件圖 第 8 頁 3 零件沖壓工藝方案的擬訂和計(jì)算 3 1 零件沖壓工藝方案的擬訂 生產(chǎn)此制動(dòng)盒外殼所需基本工序?yàn)?1 落料 2 拉深 3 沖孔 4 整形 5 切邊 經(jīng)分析 可有以下幾種方案 方案一 落料 拉深 沖孔 2 10mm 沖孔 12 12mm 方型孔 整形 沖孔 3 8mm 沖孔 3 6mm 切邊 即每道工序單獨(dú)由一副模具 完成 方案二 落料 拉深 沖孔 3 8mm 沖孔 12 12mm 方型孔 沖孔 2 10mm 五道工序復(fù)合模 再整形 沖孔 3 6mm 最后切 邊 方案三 落料 拉深 沖孔 3 8mm 沖孔 12 12mm 方型孔 四 道工序復(fù)合模 再整形 沖孔 2 10mm 沖孔 3 6mm 兩道工序 復(fù)合模 最后切邊 方案四 落料 拉深 沖孔 3 8mm 沖孔 12 12mm 方型孔 連續(xù) 模 整形 沖孔 2 10mm 沖孔 3 6mm 連續(xù)模 最后切邊 比較確定沖壓方案 方案一 生產(chǎn)效率低下 所需模具數(shù)量較多 使得生產(chǎn)該工件的總成本 較高 且尺寸的積累誤差較大 工件的質(zhì)量不能保證 方案二 雖然將大部分工序由復(fù)合模具同時(shí)完成 但是由于沖孔 10mm 和沖孔 8mm 時(shí)兩凸模以及凹模相隔很近 安裝時(shí)容易發(fā)生干涉 增加模具制造難度 且此處模具強(qiáng)度不夠 不益采用 方案三 采用此復(fù)合?？商岣呱a(chǎn)效率 保證工件尺寸的精度要求 模 具制造不是很困難 且由于年生產(chǎn)量為 10000 件 成本可大大降低 故采用 此種方案相對較好 方案四 主要采用了連續(xù)模 連續(xù)模雖然能夠提高生產(chǎn)效率 但是 需 第 9 頁 要在下一工序時(shí)定位 且定位的次數(shù)越多 其累積誤差就會越大 嚴(yán)重影響 了工件的質(zhì)量 故不宜采用連續(xù)模 經(jīng)分析比較 最終確定第三種工藝方案為最佳組合 3 2 零件沖壓工藝方案的計(jì)算 3 2 1 選取修邊余量 h 并初算毛坯直徑 當(dāng) ho r 13 2 1 6 8 25 時(shí) 取 h 1mm 查 沖壓手冊 233 頁 故計(jì)算高度 h ho h 13 2 1 14 2mm 當(dāng) R 與 r 相等時(shí) 應(yīng)用簡單計(jì)算公式 d 代入相應(yīng)dRhFd14 32 數(shù)值 按中性層 d0 101 78mm 3 2 2 工件主要尺寸參數(shù) 各主要尺寸參數(shù)如工件圖中所示 則工件相對高度 ho b 13 2 78 4 0 168 工件相對厚度 t b 1 6 101 78 x100 1 57 工件相對圓角半徑 r b 1 6 101 78 x 100 1 57 3 2 3 初步估算所需拉深的次數(shù) 由于 t b x100 1 57 及 h b 0 18 查得所需拉深次數(shù)為 N 1 即只需 1 次拉深即可滿足要求 3 2 4 驗(yàn)證圓角部分是否可一次拉成 由于當(dāng) r rg 1mm 而材料的厚度為 1 6mm 可知圓角半徑太小 如果一 次拉深容易拉裂 圓角不可一次拉成 需要進(jìn)行整形 3 2 5 重新選取圓角半徑 第 10 頁 中性層周長 c 105 2mm d 78 4 拉深圓角設(shè)為 R 2mm 則 可知拉深高度為確定拉深次數(shù) 從而求得中性層拉深高度為 05 2 2 2 8 0 25 2 78 4 5 6 2 2 8 14 6mm 工件的相對高度 h d 14 6 78 4 0 18 毛坯的相對厚度 1 57 查表 5 3 知拉深次數(shù)為 n 1 毛坯圖 4 零件沖壓工藝方案的確定 根據(jù)以上的計(jì)算和對零件結(jié)構(gòu)的分析 總體確定以下方案 需 4 副模具完成該沖壓件的生產(chǎn) 第一副 該副模具完成的主要任務(wù)為落料 拉深 沖底部圓孔 該副模具所 完成的工序內(nèi)容多 比較復(fù)雜 也是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在 其計(jì)算工 作量也是最大的 第 11 頁 第二副 該副模具完成的工序內(nèi)容是整形 由于圓角太小需要進(jìn)行整形以 到工件所需要的圓角半徑 第三副 該副模具是沖孔工序模具 主要任務(wù)是完成工件底部上由于離底 部邊緣太近而不能與第一副模具復(fù)合而沖出的小孔 第四副 該副模具的主要任務(wù)是完成工件的切邊修邊工作 由于拉深后的工 件存在修邊余量和局部凸緣 而所要求生產(chǎn)的工件沒有凸緣 因此要進(jìn)行修邊 工序 同時(shí)也把它作為最后的一道工序來安排 該模具主要是為了提高工件的 精度和質(zhì)量而設(shè)計(jì)的 5 模具總裝圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 1 落料 拉深 沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) 5 1 1 沖裁排樣方式的設(shè)計(jì)及計(jì)算 根據(jù)前邊的作圖及計(jì)算確定零件的毛坯尺寸最大為 101 78mm 綜合各 種因素及查看相關(guān)的資料后決定采用單排形式 并根據(jù) 沖壓手冊 p44 頁 表 2 17 查得 搭邊值 a 1 2mm 間距 a1 1 5mm 5 1 1 1 若采用橫排 條料寬度 b D 2 a 101 78 2 1 5 0 8 104 78 0 8 mm 導(dǎo)尺距離 S b c 1 101 78 2 x 1 5 104 78mm 進(jìn)距 h h 101 78 1 2 102 98 mm 查 沖壓手冊 表 8 12 選用板料規(guī)格為 1 6x650 x1300mm 按上述方 法進(jìn)行排料 剪切條料尺寸為 104 78mmx1300mm 則 條數(shù) n1 650 104 78 6 條 余 21mm 每條個(gè)數(shù) n2 1300 1 102 98 12 個(gè) 余 63mm 第 12 頁 每板個(gè)數(shù) n3 n1x n2 6x12 72 個(gè) 故材料的利用率 72x 101 78 2 650 x1300 4 x100 69 3 5 1 1 2 若采用縱排 即長邊在送料方向 短邊垂直送料方向 則 料寬 b D 2 a 101 78 2 1 5 0 8 104 78 0 8 mm 導(dǎo)尺間距離 S b c 1 101 78 2 x 1 5 104 78mm 進(jìn)距 h h 101 78 1 2 102 98 mm 如上所述采用規(guī)格相同的板料 1 6x650 x1300mm 則 剪切條料尺寸為 224 4x1200mm 故 條料 n 1 1300 104 78 12 條 余 42 6mm 每條個(gè)數(shù) n 2 650 1 102 98 6 余 32mm 個(gè) 每板個(gè)數(shù) n 3 n1X n2 12x6 72 個(gè) 材料利用率和橫排時(shí)一樣 綜上比較采用橫排和縱排都可以 材料的材料利用率一樣 排樣圖見 下圖 10 78 第 13 頁 5 1 2 第一副模具各工序壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的初步選用 5 1 2 1 落料 拉深 沖孔 8mm 沖孔 12 12mm 方型孔 各工序壓力的計(jì) 算 參照課本 P45 例題且查看 沖壓手冊 以確定 A3 Q235 b 343MPa 則 F 落料 1 3Lt b 1 3 101 78 1 6 343 228008 N 查課本 P43 頁表 2 9 取卸料力系數(shù) K1 0 055 則 F 卸 K1 F 落料 0 055x228008 12540 N 5 1 2 2 拉深力的計(jì)算 各公式參見 沖壓手冊 P313 頁 F2 3 14 78 4 1 6 400 0 4 63021N 5 1 2 3 沖孔 8mm 力 F3 1 3 8 1 6 343 17922N 5 1 2 4 沖孔 12 12mm 方型孔 F4 1 3 12 4 1 6 343 34245N 由于這些工序由一復(fù)合模完成 但各個(gè)工序中的壓力不是由壓力機(jī)同時(shí) 加載的 故壓力機(jī)只需達(dá)到單工序所需的最大壓力即可 這一工序所需最大總壓力為 F F0 F1 228008 12540 240548N 根據(jù)所提供的壓力機(jī) 可選用 400kN 的壓力機(jī) 5 1 3 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計(jì)算 本次設(shè)計(jì)第一副模具采用落料 拉深 沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu) 該沖壓件屬 第 14 頁 于簡單的筒形件 經(jīng)計(jì)算判斷可一次拉深到所要求的高度 但由于拉深件的 圓角半徑為 1 mm 小于板料的厚度 在拉深時(shí)容易被拉裂 所以我們必須將 圓角半徑加大 從而采用落料和拉深復(fù)合的裝置 另外落料的半徑較大 而 拉深件底部的孔 8mm 和孔 12 12mm 方型孔 分布均勻 且相距較遠(yuǎn) 不會產(chǎn)生 干涉 我們可以作成單工序模具 但工件的年生產(chǎn)量較大 采用 復(fù)合模具不僅能夠減少模具制造成本 還能夠提高生產(chǎn)率 保證 工件的質(zhì)量 所以無論從結(jié)構(gòu)上 經(jīng)濟(jì)上 還是生產(chǎn)效率綜合考慮都可采 用將落料 拉深 沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu) 另外在下模座下部設(shè)有緩沖器 它驅(qū)動(dòng)托桿向上運(yùn)動(dòng) 使壓料器兼做頂 件和壓邊的作用 且在上模上設(shè)有剛性推件裝置 并在下模上設(shè)有剛性卸料 板裝置 采用這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要是 結(jié)構(gòu)緊湊 布局合理且制造使用都簡 單方便 唯一的不足是 拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件 有時(shí)還 需要工人用手工去把它拿出 帶來了操作的不便 但是只要托桿長度設(shè)計(jì)合 理 緩沖器橡皮彈力足夠 就能克服這點(diǎn)不足 另外考慮到裝模方便 模具 采用后側(cè)布置導(dǎo)柱 導(dǎo)套的模架 下附第一副模具裝配簡圖 5 1 4 模具工作部分刃口尺寸和公差的計(jì)算 5 1 4 1 落料凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 由于落料毛坯為非規(guī)則幾何形狀 因此 落料尺寸的計(jì)算以落料凹模的尺寸為計(jì)算基準(zhǔn)的方式來配合計(jì)算凸模 刃口尺寸 參照 沖壓手冊 P54 頁表 2 23 得 材料厚為 1mm 時(shí) Zmin 0 22mm Zmax 0 32mm 對尺寸 101 78mm 凹模磨損后將逐漸變大則 A1 凹 A1 K 0 4 101 78 0 5x0 87 00 025 101 3400 025 mm 第 15 頁 查相關(guān)資料 K 取 0 5 凹模制造公差取沖壓件的 1 4 相對應(yīng)的凸模尺寸為 A2 A 1 4 0 101 345 0 22 0 0350 101 12 0 0350 mm 5 1 4 2 拉深凸凹模的刃口尺寸的計(jì)算 由于在拉深時(shí) 沖壓件的尺寸標(biāo)注在外形上 故參見課本 P132 頁所示 Dd Dmax 0 75 0 Td Dp Dmax 0 75 0 Tp 查 沖壓手冊 P305 頁表 4 14 取單邊間隙為 1 1 個(gè)料厚即 1 76mm 則 D d 80 0 75x0 74 0 1 4 79 40 0 12 mm Dp 79 4 3 2 0 0 25 76 20 0 08 mm 根據(jù)實(shí)際加工取 rd rp 2mm 5 1 4 3 沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 查 沖壓手冊 P54 頁取間隙 由于材料厚為 1 6mm 時(shí) Zmin 0 22mm Zmax 0 32mm 沖直徑為 8mm 的孔的工作部分尺寸的確定 凸 凹模采用分開加工的方法進(jìn)行制作 凸模尺寸為 K 取 0 5 公差為沖壓件的 1 4 dp D K 0 Tp 8 0 5x0 36 0 0350 8 18 0 0350 mm 則 對應(yīng)的凹模尺寸為 dd d p Zmin 0 Td 8 18 0 22 0 0 025 8 40 0 025 mm 沖方型孔 12 12mm 的孔的工作部分尺寸的確定 凸模尺寸為 K 取 0 5 公差為沖壓件的 1 4 dp D K 0 Tp 12 0 5x0 43 0 0 02 8 180 0 02 mm 則 對應(yīng)的凸模尺寸為 第 16 頁 dd d p Zmin 0 Td 12 2 0 22 0 0 02 12 40 0 025 mm 5 1 4 4 凸模高度的確定 參見課本 P61 頁圖 3 100 L h h1 h2 h3 其中 h 1為凸模固定板厚度 一般為凸模高度的 40 左右 h2為墊板的厚度 查課本取為 8mm h3導(dǎo)尺的厚度 查課本取 P23 頁取為 6mm h 為附加長度 包括修模余量和安全長度 取 15mm 綜上 則 L 32 8 6 15 45 故 L 106mm 即凸模的長度為 106mm 具體長度根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整后再確定 5 1 4 5 落料凹模外形尺寸的設(shè)計(jì) 參見課本 P63 頁圖 3 12 凹模厚度 查模具制造手冊知 當(dāng)材料厚度為 1 6mm 時(shí) 凸凹模的最小 壁厚為 mm 由于此模具是復(fù)合模 應(yīng)相應(yīng)的增大其壁厚 故取為 14mm 5 1 5 模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 1 5 1 模架的選用 根據(jù)落料凹模的周界尺寸 查 沖壓模具設(shè)計(jì)簡明手冊 P388 頁相關(guān)資 料 由所選定的壓力機(jī)可知 壓力機(jī)的最大封閉高度為 400mm 最小封閉高 度為 200mm 從模具實(shí)際設(shè)計(jì)出發(fā) 我們可取模具的封閉高度為 220mm 工作 臺的尺寸為 左為 630mm 右為 420mm 則模柄的規(guī)格為直徑 50 x 高 70mm 其它結(jié)構(gòu)的尺寸參見 沖壓模具設(shè) 計(jì)簡明手冊 P623 頁 與此同時(shí) 在模座確定以后 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié) 構(gòu)尺寸也隨之確定下來由 沖壓模具設(shè)計(jì)簡明手冊 相關(guān)章節(jié)查得 5 1 5 2 定位零件 本副模具采用導(dǎo)尺 剛性卸料板 導(dǎo)向送料 為使條料順利通過導(dǎo)料板 的間隙在計(jì)算排樣尺寸圖時(shí)一并算出 此處不在敘述 導(dǎo)料板的厚度取 6mm 左右 第 17 頁 同時(shí)在本副模具中采用固定擋料銷來限制條料的送近步距 使用圓形擋 料銷 高度為 9mm 直徑為 3mm 該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 使用方 便 適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu) 5 1 5 3 卸料與推 頂 件裝置 由于剛性卸料板也作為導(dǎo)尺 故簡化了卸料板結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)簡單 卸料力大 卸料板的型孔與凸模的單面間隙為 2mm 厚度為 8mm 用螺釘與圓 柱銷將導(dǎo)料板一起固定在落料凹模上 打桿長度 H 模柄總長 凸凹模高度 推件高度 但是由于使用了三爪推板推出機(jī)構(gòu) 因此打桿長度應(yīng)在 模柄總長 推 板厚度 具體情況根據(jù)裝配圖確定 托桿長度 L l h 3 其中 l 氣墊長度 h3 氣墊上平面與下平面之間隙 綜上 取 L 90mm 5 1 5 4 固定與連接零件 采用固定板將凸凹模固定在上模座上 其厚度為凸凹模長度的 40 左右 即 h 40 x106 42mm 取 32mm 固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式 固定板與上模座之間采用內(nèi)六角 螺釘與圓柱銷來連接和定位 螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零 件厚度來確定 此外 由于本副模具的總壓力較大 因此需要采用墊板的結(jié) 構(gòu) 以保護(hù)模具不受損壞 5 1 5 5 第一副模具壓力中心的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于落料 拉深和沖圓孔的凸 凹模形狀均為對稱性形狀 因此其壓力 中心均為其各自的幾何形心 沖翻邊預(yù)制孔凸凹模的形狀雖然是不規(guī)則的形 狀 但是它也是對稱的 因此其中心也在其形心上 故以模座中心為原點(diǎn) 建立直角坐標(biāo)系 則落料和拉深的壓力中心均在原點(diǎn)上 整個(gè)模具的壓力中心坐標(biāo) X 0 Y 0 計(jì)算如下 X0 0 Y0 8 x20 12 x 4 8 x3 4 07 mm 第 18 頁 即本副模具的壓力機(jī)中心在沿 Y 軸向上偏移 4 07mm 即坐標(biāo)點(diǎn)為 0 4 07 5 1 5 6 凸凹模的強(qiáng)度校核 5 1 5 6 1 凹模的強(qiáng)度校核 所選的壓力機(jī)為 F 接觸面積為 S 則 F 400KN S 76 8 2 3 x8 42 4 12 42 2 4311mm P F S 400 4311 92 72MPa S 5 1 5 6 2 凸模的強(qiáng)度校核 所選的壓力機(jī)為 F 接觸面積為 S 則 F 400KN S 101 78 2 802 4 3111mm P F S 400 3111 128 6MPa S 由校核可知 凸凹模的強(qiáng)度足夠 第 19 頁 第一副模具裝配圖結(jié)構(gòu)間圖 5 2 第二副模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 2 1 整形力工序壓力的計(jì)算與壓力機(jī)的初步選用 P p 4 80 3 2 300 3 463KN 頂件力 F F KF 沖 K 為頂件力系數(shù)取為 0 06 0 06x463 27 78 KN 推件力 F F KF 沖 K 為推件力系數(shù)取為 0 05 0 05x463 23 KN 總壓力 F 463 27 23 513 KN 則根據(jù)總壓力初步選用開式壓力機(jī)公稱壓力為 630KN 具體結(jié)構(gòu)尺寸參見 第 20 頁 沖壓模具設(shè)計(jì)簡明手冊 相關(guān)章節(jié) 5 2 2 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計(jì) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)第二副模具設(shè)計(jì)的主要目的是在第一道工序完成后 對工 件進(jìn)行整形 由于第一次拉深的圓角半徑為 2mm 而最終工件的圓角半徑為 1mm 故需要整形 整形過程屬于剛性接觸 所需要的力也教大 所以壓力機(jī) 的噸位也隨之增大 本副模具的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是針對凹模及其支架要進(jìn)行嚴(yán)格的校核 以保證它 們有足夠的強(qiáng)度和剛度才行 5 2 3 凸凹模工作部分刃口及公差的計(jì)算 查 沖壓手冊 得 系數(shù) K 0 75 間隙為 Zmin 0 1mm Zmax 0 14mm 則 Dp Dmax 0 75 0 Tp 79 63 3 2 0 0 08 76 430 0 08 mm 則凹模刃口尺寸為 d 凹 dp Zmin 0 Td 80 0 75 x 0 5 0 0 12 mm 79 630 0 12 mm 5 2 4 模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 2 4 1 壓力中心的計(jì)算 由于本副模具的沖孔位置對稱 因此它的壓力中心就在中心距的幾何中 心上 5 2 4 2 沖模閉合高度的計(jì)算 根據(jù)總壓力所選的壓力機(jī)最大閉合高度為 460mm 最小閉合高度為 220mm 因此初選閉合高度為 230mm 即滿足要求 第 21 頁 5 2 4 3 模柄的選用 由壓力機(jī)規(guī)格來確定模柄的規(guī)格為直徑 37mm 高度為 75mm 的凸緣式模柄 具體尺寸參見 沖壓模具設(shè)計(jì)簡明手冊 相關(guān)的章節(jié) 5 2 4 4 模座的選用 在本副模具設(shè)計(jì)中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座 的規(guī)格如下 上模座 200 x200 x45mm 下模座 250 x200 x50mm 其具體下模座的結(jié)構(gòu)尺寸如下 L 200 B 200 t 28 L1 210 S 210 A1 130 R 45 L2 80 d2 M14 6H h 32 S 2 120 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考 沖壓手冊 相關(guān)的章節(jié) 下附第二副模具裝配圖結(jié)構(gòu)示意圖 5 2 4 5 凸凹模的強(qiáng)度校核 所選的壓力機(jī)為 F 接觸面積為 S 則 F 600KN S 76 8 2 4 4630mm P F S 400 4630 130MPa S 由校核可知 凸凹模的強(qiáng)度足夠 下附第二副模具裝配結(jié)構(gòu)簡圖 第 22 頁 第二副模具結(jié)構(gòu)裝配間圖 5 3 第三副模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 3 1 各工序壓力的計(jì)算 沖孔 6mm 3 所需的壓力 1 沖孔 10mm 沖裁力 F 0 1 3 3 14 10 1 6 343 22402N 卸料力 F 1 0 045 22402 1008N 頂件力 F 2 0 06 22402 1344N 沖孔 10mm 2 所需的壓力 2 F F0 F1 F2 F3 2 22402 1008 1344 2 99016N 沖孔 6mm 沖裁力 F 0 1 3 3 14 1 6 343 6 13441N 卸料力 F 1 0 045 13441 605N 頂件力 F 2 0 06 13441 806N 第 23 頁 沖孔 6mm 所需的壓力 F F0 F1 F2 F3 3 1344 605 806 3 44553N 這一工序所需最大總壓力為 F 99016 44553 143569N 144KN 因此初選壓力機(jī)為開式壓力機(jī) 公稱壓力為 250KN 最大閉合高度 360mm 最大閉合高度 1800mm 模柄孔規(guī)格為直徑 50 x 高度 70mm 5 3 2 沖孔凸凹模刃口的計(jì)算 沖直徑為 6mm 的孔的工作部分尺寸的確定 查相關(guān)手冊和表可知 0 3 Zmin 0 22 Zmax 0 32 k 0 5 d 0 02 p 0 02 凸模尺寸為 K 取 0 5 公差為沖壓件的 1 4 dp d K 0 Tp 6 15 0 22 0 020 6 370 0 02 mm 則 對應(yīng)的凹模尺寸為 dd d p Zmin 0 Td 6 25 0 5x0 3 0 0 02 6 150 0 02 mm 沖直徑為 10mm 的孔的工作部分尺寸的確定 查相關(guān)手冊和表可知 0 43 Zmin 0 22 Zmax 0 32 k 0 5 d 0 035 p 0 025 凸模尺寸為 K 取 0 5 公差為沖壓件的 1 4 dp d K 0 Tp 10 0 5x0 43 0 0250 10 220 0 025 mm 則 對應(yīng)的凹模尺寸為 dd d p Zmin 0 Td 10 22 0 22 0 0 025 10 440 0 025 mm 5 3 3 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 本副模具主要目的是沖孔工序 沖孔 6mm 3 和沖孔 10mm 2 由 于此幅模具僅是完成兩種不同孔的工序 故總體結(jié)構(gòu)較為簡單 但該工件上 第 24 頁 的孔較多 所以必須保證孔的相互位置和精度 因此 需要安裝導(dǎo)正銷以確 定工件在凹模中的位置 準(zhǔn)確定位 卸料時(shí)采用彈性卸料板卸料 5 3 4 模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 3 4 1 模座的選用 根據(jù)凹模周界尺寸初步確定模架采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架 其規(guī)格為 上模座 160 x150 x40mm 下模座 160 x160 x45mm 下模座具體參數(shù)如下 L 160 B 160 t 28 L 1 210 S 210 A 1 110 A2 195 R 42 L 2 80 d2 M14 6H h 35 S 2 150 5 3 4 2 壓力中心的計(jì)算 由于本副模具翻邊中心位置雖然在盒行件的底部的中心位置上 但由于 翻邊的形狀屬于對稱形狀 其幾何中心位置就是壓力中心的位置所在處 5 3 4 3 固定板墊板的使用 本副模具的翻邊凸凹模均采用固定板以臺階形式將他們與上 下模座固 定起來 然后再利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷分別將其固定和限位 5 3 4 4 凸凹模的強(qiáng)度校核 所選的壓力機(jī)為 F 接觸面積為 S 則 F 250KN S 76 8 2 3 x62 2 x102 4 4275mm P F S 250 4275 59MPa S 下附第三副模具裝配結(jié)構(gòu)簡圖 第 25 頁 沖孔模具裝配圖結(jié)構(gòu) 5 4 第四副模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 4 1 工序壓力的計(jì)算 切邊力 F Lt b 80 1 6 343 4 35kN 頂件力 F1 K3P 0 06 35 3KN 故需要總的切邊力為 P F F1 35 3 40KN 根據(jù)所提供的壓力機(jī) 可選用 400kN 的壓力機(jī) 5 4 2 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 這幅模具是最后一道工序 切除修邊余量 時(shí)工件達(dá)到最終的要求 切 邊模具的凸模通過左右前后的運(yùn)動(dòng)逐步將多余的材料切去 此幅模具中難度 較大的設(shè)計(jì)部分是滑塊 它的外形尺寸就是凸模的運(yùn)動(dòng)軌跡 所以 相對而 第 26 頁 言 它的強(qiáng)度和精度要求都較高 另外在下模座下部設(shè)有緩沖器 它驅(qū)動(dòng)托桿向上運(yùn)動(dòng) 使壓料器兼做頂 件和壓邊的作用 且在上模上設(shè)有剛性推件裝置 并在下模上設(shè)有剛性卸料 板裝置 采用這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要是 結(jié)構(gòu)緊湊 布局合理且制造使用都簡 單方便 唯一的不足是 拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件 有時(shí)還 需要工人用手工去把它拿出 帶來了操作的不便 但是只要托桿長度設(shè)計(jì)合 理 緩沖器橡皮彈力足夠 就能克服這點(diǎn)不足 另外考慮到裝模方便 模具 采用后側(cè)布置導(dǎo)柱 導(dǎo)套的模架 5 4 3 模具工作部分刃口尺寸和公差的計(jì)算 凸 凹模采用分開加工的方法進(jìn)行制作 0 3 Zmin 0 13 Zmax 0 19 k 0 5 d 0 02 p 0 02 Dd D K 0 Tp K 取 0 5 公差為沖壓件的 1 4 80 0 5 0 3 0 0350 79 85 mm 0 0 02 則 對應(yīng)的凸模尺寸為 Dp 79 85 0 13 0 0 02 79 730 0 02 mm 下附第一副模具裝配簡圖 5 4 4 模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 4 4 1 壓力中心的計(jì)算 由于本副模具的沖孔位置對稱 因此它的壓力中心就在中心距的幾何中 心上 5 4 4 2 沖模閉合高度的計(jì)算 根據(jù)總壓力所選的壓力機(jī)最大閉合高度為 460mm 最小閉合高度為 220mm 因此初選閉合高度為 230mm 即滿足要求 5 4 4 3 模柄的選用 由壓力機(jī)規(guī)格來確定模柄的規(guī)格為直徑 37mm 高度為 75mm 的凸緣式模柄 第 27 頁 具體尺寸參見 沖壓模具設(shè)計(jì)簡明手冊 相關(guān)的章節(jié) 5 4 4 4 模座的選用 在本副模具設(shè)計(jì)中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座 的規(guī)格如下 上模座 250 x250 x40mm 下模座 250 x250 x45mm 其具體下模座的結(jié)構(gòu)尺寸如下 L 250 B 250 t 32 L1 210 S 260 A1 160 R 50 L2 100 d2 M16 6H h 45 S 2 140 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考 沖壓手冊 相關(guān)的章節(jié) 下附第四副模具裝配圖結(jié)構(gòu)示意圖 第 28 頁 修邊模具裝配圖結(jié)構(gòu) 6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 沖壓生產(chǎn)中 工藝合理是降低成本的有力手段 由于工藝的合理化能降 低模具費(fèi) 節(jié)約加工工時(shí) 降低材料費(fèi) 所以必然降低零件總成本 在制定工藝時(shí) 工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題 它取決于零件的 批量 結(jié)構(gòu) 形狀 質(zhì)量要求 工藝特點(diǎn)等 一般情況下 大批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng) 盡量把工序集中起來 采用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模進(jìn)行沖壓 很小的零件 采用復(fù) 合或連續(xù)沖壓加工 既能提高生產(chǎn)率 以能安全生產(chǎn) 而小批量生產(chǎn)時(shí) 則 以采用單工序模分散沖壓為宜 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多 對于復(fù)合模 第 29 頁 一般為 2 3 個(gè)工序 最多 4 個(gè)工序 對于級進(jìn)模 集中的工序可以多些 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要完成的是要求年產(chǎn)上萬件的制動(dòng)盒外殼沖壓件的沖模 設(shè)計(jì) 根據(jù)對零件尺寸 形狀 結(jié)構(gòu)等諸因素的分析 綜合沖壓生產(chǎn)的實(shí)際情況 我 采用的方案是 落料 拉深 沖孔 3 8mm 沖孔 12 12mm 方型孔 四 道工序復(fù)合模 再整形 沖孔 2 10mm 沖孔 3 6mm 兩道工序 復(fù)合模 最后切邊 在制定本次設(shè)計(jì)的工藝時(shí) 工序的分散與集中是比較復(fù)雜 的問題 它取決于零件的批量 結(jié)構(gòu) 質(zhì)量要求 工藝特點(diǎn) 對于板材沖壓件 一 般來說 考慮到生產(chǎn)批量較大 應(yīng)盡量把工序集中起來 同時(shí)對模具結(jié)構(gòu)盡可能 的采用鑲拼形式 以便于即時(shí)更換損壞部件 故我在設(shè)計(jì)第一張模具時(shí)將落料 拉深 沖孔 3 8mm 沖孔 12 12mm 方型孔 等復(fù)合在一起 這樣一來既 提高了生產(chǎn)效率 又能保證安全生產(chǎn) 而且在模具制造中節(jié)約了成本 而在第 二副模具的設(shè)計(jì)中由于該副模具完成的工序內(nèi)容是整形 由于圓角太小需要 進(jìn)行整形以到工件所需要的圓角半徑 在第三副模具的設(shè)計(jì)中 該副模具是 沖孔工序模具 主要任務(wù)是完成工件底部上由于離底部邊緣太近而不能與第 一副模具復(fù)合而沖出的小孔 第四副模具該副模具的主要任務(wù)是完成工件的 切邊修邊工作 由于拉深后的工件存在修邊余量和局部凸緣 而所要求生產(chǎn) 的工件沒有凸緣 因此要進(jìn)行修邊工序 同時(shí)也把它作為最后的一道工序來 安排 該模具主要是為了提高工件的精度和質(zhì)量而設(shè)計(jì)的 另外由于平板毛坯在拉深成型的過程中 常因受到材料力學(xué)性能的方向 性影響 模具間隙分布不均勻 磨擦阻力不均勻以及定位誤差的影響 使拉 深件的口部或凸圓周邊不齊 以至拉深成型后不得不進(jìn)行修邊 因此最后一 道工序 修邊是必不可少的 在沖壓生產(chǎn)中 工件的原材料費(fèi)占制造成本的 60 左右 所以節(jié)約原 材料 利用廢料具有非常重要的意義 提高材料利用率是降低沖壓制件成本 的重要措施之一 特別是材料單價(jià)高的工件 此點(diǎn)尤為重要 降低材料費(fèi)的方法如下 1 在滿足零件強(qiáng)度和使用要求的情況下 減少材料厚度 2 降低材料單價(jià) 3 改進(jìn)毛坯形狀 合理排樣 第 30 頁 4 減少搭邊 采用少廢料或無廢料排樣 5 由單列排樣改為多列排樣 6 多件同時(shí)成形 成形后再切開 7 組合排樣 8 利用廢料 總結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在理論知識的指導(dǎo)下 結(jié)合認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中 所獲的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 在老師和同學(xué)的幫助下 獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在 本次設(shè)計(jì)的過程中 通過自己實(shí)際的操作計(jì)算 我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識 有了更進(jìn)一步更深刻的認(rèn)識 也認(rèn)識到了自己的不足之處 到此時(shí)才深刻體 會到 以前所學(xué)的專業(yè)知識還是有用的 而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ) 最根本的知識 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)四個(gè)月左右 從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求 到對拿 到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算 諸如沖壓件對結(jié)構(gòu)的分析 對 形狀的分析等 通過不斷地分析計(jì)算 對要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較 全面深刻的認(rèn)識 并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素 最后確定 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案 然后是對排樣方式的計(jì)算 直到模具總裝配圖的 繪制 歷時(shí)近兩個(gè)月左右 在這段時(shí)間里 我進(jìn)行了大量的計(jì)算 從材料利 用率的計(jì)算 到工序壓力的計(jì)算 再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算 到各 種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算 其間在圖書館翻閱 了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計(jì)資料 因此從某種意義上講 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的訓(xùn)練 也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料 獲取有價(jià)值信息的能力 總之 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉 使我對模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過 程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握 先后幾次不同的設(shè)計(jì) 從壓鑄模的 設(shè)計(jì) 到模具制造工藝卡的設(shè)計(jì) 再到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的沖壓模的設(shè)計(jì)與制備 使我接受了一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查 我很感謝學(xué)校和各 第 31 頁 位老師給我這次鍛煉機(jī)會 我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的 也應(yīng)該認(rèn) 認(rèn)真真的完成我大學(xué)四年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì) 但是由于水平有限 錯(cuò)誤和不足之處再所難免 懇請各位導(dǎo)師 各位教授批評指正 不勝感激 參考資料 1 郝濱海 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 1 2 李碩本 沖壓工藝學(xué) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1982 1 3 王孝培 沖壓設(shè)計(jì)資料 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1983 12 4 王孝培 沖壓手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1983 12 5 涂光祺 沖模技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1985 2 6 劉心怡 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 重慶 重慶大學(xué)出版社 1995 4