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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 0 1 緒論 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)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(yīng)求 市 場需求量維持在600億至650億美元 同時 我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的 發(fā)展機(jī)遇 近幾年 我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13 的年增長率 據(jù)不完全統(tǒng)計 2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億 同時 有近200個億的出口 到2005 年模具產(chǎn)值預(yù)計為600億元 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美 元增長到2005年的2億美元左右 單就汽車產(chǎn)業(yè)而言 一個型號的汽車所需模具 達(dá)幾千副 價值上億元 而當(dāng)汽車更換車型時約有80 的模具需要更換 2003年 我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛 預(yù)計2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛 轎車產(chǎn)量 將達(dá)到260萬輛 另外 電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大 在發(fā)達(dá)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(chǎn)廠點(diǎn) 從業(yè)人 數(shù)約50多萬 1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣 工業(yè)總產(chǎn)值中企 業(yè)自產(chǎn)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(chǎn)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 1 2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材 帶材 管材和型材等施加外力 使之產(chǎn)生 塑性變形或分離 從而獲得所需形狀和尺寸的工件 沖壓件 的成形加工方法 沖壓和鍛造同屬塑性加工 或稱壓力加工 合稱鍛壓 沖壓的坯料主要是熱軋 和冷軋的鋼板和鋼帶 全世界的鋼材中 有 60 70 是板材 其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品 汽車的車身 底盤 油箱 散熱器片 鍋爐的汽包 容器的殼體 電機(jī) 電器 的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的 儀器儀表 家用電器 自行車 辦公機(jī)械 生活器皿等產(chǎn)品中 也有大量沖壓件 沖壓件與鑄件 鍛件相比 具有薄 勻 輕 強(qiáng)的特點(diǎn) 沖壓可制出其他 方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋 肋 起伏或翻邊的工件 以提高其剛性 由于采 用精密模具 工件精度可達(dá)微米級 且重復(fù)精度高 規(guī)格一致 可以沖壓出孔 凸臺等 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工 或僅需要少量的切削加工 熱沖壓件精度 和表面狀態(tài)低于冷沖壓件 但仍優(yōu)于鑄件 鍛件 切削加工量少 沖壓是高效的生產(chǎn)方法 采用復(fù)合模 尤其是多工位級進(jìn)模 可在一臺壓 力機(jī)上完成多道沖壓工序 實(shí)現(xiàn)由帶料開卷 矯平 沖裁到成形 精整的全自 動生產(chǎn) 生產(chǎn)效率高 勞動條件好 生產(chǎn)成本低 一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 1 1 3 沖壓工藝的種類 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(zhì)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(shí)際生產(chǎn)中 常常是多種工序綜合應(yīng)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 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大 要求沖壓材料 厚度精確 均勻 表面光潔 無斑 無疤 無擦傷 無表面裂紋等 屈服強(qiáng)度 均勻 無明顯方向性 均勻延伸率高 屈強(qiáng)比低 加工硬化性低 在實(shí)際生產(chǎn)中 常用與沖壓過程近似的工藝性試驗 如拉深性能試驗 脹 形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能 以保證成品質(zhì)量和高的合格率 模具的精度和結(jié)構(gòu)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(zhì)量的重要因素 模具設(shè)計和制造需要較多的時間 這就 延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間 模座 模架 導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具 供小批量生產(chǎn) 復(fù)合模 多工位級進(jìn)模 供大量生產(chǎn) 以及研制快速換模裝置 可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工 作量和縮短準(zhǔn)備時間 能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間 能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn) 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外 一般都采用機(jī)械壓力機(jī) 以現(xiàn)代高速 多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心 配置開卷 矯平 成品收集 輸送等機(jī)械以及模具 庫和快速換模裝置 并利用計算機(jī)程序控制 可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn) 線 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十 數(shù)百件沖壓件的情況下 在短暫時間內(nèi)完成送料 沖 壓 出件 排廢料等工序 常常發(fā)生人身 設(shè)備和質(zhì)量事故 因此 沖壓中的 安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題 1 4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一 人才的斷層 對于模具設(shè)計而言 高端人才太少 中斷人才也少 低端人才太多 人才 的大量缺失限制了沖壓行業(yè)的快速發(fā)展 突破點(diǎn) 多興辦有關(guān)沖壓行業(yè)的教育 教育可以從根本上解決人才斷層的現(xiàn)象 多開展沖壓相關(guān)專業(yè)的實(shí)習(xí) 努 力理論與實(shí)踐相結(jié)合 在學(xué)習(xí)過程中挺高學(xué)生的專業(yè)方面的技能 這樣就能為 公司提供合格的技術(shù)人才 阻力二 生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團(tuán)大而全 形成封閉內(nèi)部配套 導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多 生產(chǎn)集中度低 規(guī)模小 易造成低水平的重復(fù)建設(shè) 難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 2 市場競爭力弱 摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭 處于 優(yōu)而不勝 劣而 不汰 的狀態(tài) 封頭制造企業(yè)小而散 集中度僅 39 2 突破點(diǎn) 走專業(yè)化道路 迅速改變目前 大而全 散亂差 的格局 盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓 零部件分離出來 按沖壓件的大 中 小分門別類 成立幾個大型的沖壓零部 件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠 通過專業(yè)化道路 才能把沖壓 零部件做大做強(qiáng) 成為國際上有競爭實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商 阻力三 沖壓板材自給率不足 品種規(guī)格不配套 目前 我國汽車薄板只能滿足 60 左右 而高檔轎車用鋼板 如高強(qiáng)度板 合金化鍍鋅板 超寬板 1650mm 以上 等都依賴進(jìn)口 突破點(diǎn) 所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理 朝著高強(qiáng) 高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板 方向發(fā)展 并改善沖壓性能 鋁 鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料 擴(kuò)大 應(yīng)用已勢在必行 阻力四 科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國 許多沖壓新技術(shù)起步并不晚 有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平 但常 常很難形成生產(chǎn)力 先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多 有的僅處于試用階段 吸收 轉(zhuǎn) 化 推廣速度慢 技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少 導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢 開發(fā)創(chuàng)新能力不足 中小企業(yè)在這方面的差距更甚 目前 國內(nèi)企業(yè)大部分仍 采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù) 對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究 與技術(shù)儲備 突破點(diǎn) 走產(chǎn) 學(xué) 研聯(lián)合之路 我國與歐 美 日等相比 存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn) 學(xué)研聯(lián) 合體 科研難以做大 成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力 所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn) 業(yè)化項目 以高校和科研單位為技術(shù)支持 企業(yè)為應(yīng)用基地 形成產(chǎn)品 設(shè)備 材料 技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體 形成既能開發(fā)創(chuàng)新 又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán) 阻力五 大 精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前 沖壓模具的材料 設(shè)計 制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要 而 且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低 大約為 40 45 而國際上一般在 70 左右 突破點(diǎn) 提升信息化 標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè) 發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD CAM CAE 一 體化技術(shù) 特別是成形過程的計算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù) CAE 加速我國模具 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程 提高精度和互換率 力爭 2005 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60 2010 年達(dá)到 70 以上基本滿足市場需求 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 3 制件圖 如圖 1 所示零件 墊扳 生產(chǎn)批量 大批量 材料 10 鋼 t 0 5mm 設(shè)計該零件的沖壓工藝與模具 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 4 2 零件的工藝性分析 2 1 結(jié)構(gòu)與尺寸工藝分析 該零件結(jié)構(gòu)簡單 形狀對稱 制件設(shè)計十分巧妙 是具有典型可點(diǎn)的一落 5 的沖裁 落條料 三個制件 沖裁廢料 當(dāng)沖掉外面第一個制件剩下的調(diào)料可 以直接沖裁第二制件 剩下的廢料又可以沖裁第三個制件 這樣充分利用了材 料 10 鋼材料被自由凸模沖圓形孔 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 表 3 8 可知該工 件沖孔的最小尺寸為 1 3t 該工件的孔徑為 30 2 0 5t 0 5 0 5 0 25 由于該沖裁件的沖孔邊緣與工件的外形的邊緣不平行 故最小孔邊距不應(yīng)小 于材料厚度 t 該工件的空邊距 2 5 t 0 5 3 5 t 0 5 均適宜于沖裁加工 2 2 精度 零件內(nèi) 外形尺寸均未標(biāo)注公差 屬自由尺寸 可按 IT12 級確定工件尺寸的 公差 經(jīng)查表得 各尺寸公差分別為 零件外形 47 42 30 2 4 3 201 012 012 01 01 零件內(nèi)形 42 30 2 18 2 012 012 012 用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖樣要求 2 3 材料 10 鋼 屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 附表 1 3 可知抗剪強(qiáng)度 260MP a 斷后伸長率 32 此材料具有良好的塑性和較高的彈性 其沖裁加 工性能好 根據(jù)以上分析 該零件的工藝性較好 可以進(jìn)行沖裁加工 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 5 3 確定沖裁工藝方案 該零件包括落料 沖孔兩個基本工序 可以采用以下幾種工藝方案 a 先落料 沖孔 沖空 再沖孔采用單工序模生產(chǎn) b 采用沖孔落料同時進(jìn)行復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) c 用沖孔 沖孔 沖孔 落料連續(xù)沖壓 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 方案 a 模具結(jié)構(gòu)簡單 但違背了先沖小孔的原則 容易使工件變形 采用 模具數(shù)量多 需要四套模具 成本高不利于實(shí)際生產(chǎn) b 由于零件結(jié)構(gòu)簡單 為了提高生產(chǎn)效率 主要采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁方式 采用復(fù)合沖裁時 沖出的零件精度和平直度好 生產(chǎn)效率高 操作方便 通過 設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量 此外制件設(shè)計間巧 妙外制件的內(nèi)圓直徑正好是中制件的外圓直徑 而中制件的內(nèi)圓洽又是內(nèi)制件 的外圓直徑 這樣設(shè)計外制件的模具和內(nèi)制件的模具就行了 簡化了設(shè)計步奏 另外用復(fù)合模沖裁可以減少設(shè)計模具的時間 模具加工的時間 c 級進(jìn)模沖裁 需要設(shè)計的模具多 成本增加 不利于實(shí)際生產(chǎn) 根據(jù)以上分析 該零件采用復(fù)合沖裁工藝方案 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 6 4 確定模具總體結(jié)構(gòu)方案 4 1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案 采用復(fù)合沖裁模 復(fù)合模的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是存 在有雙重作用的結(jié)構(gòu)零件 凸凹模 凸凹模裝在下模稱為倒裝式復(fù)合模 采 用正裝式復(fù)合模可以方便送料便于沖裁 4 2 操作與定位方式 雖然零件的生產(chǎn)批量較大 但合理安排生產(chǎn) 可用手工送料方式能夠達(dá)到 批量要求 且能降低模具成本 因此采用手工送料方式 考慮到零件尺寸大小 材料厚度 為了便于操作和保證零件的精度 宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向 固定擋料銷 擋料 并與導(dǎo)正銷配合使用以保證送料位置的準(zhǔn)確性 進(jìn)而保證零件精度 為 了保證首件沖裁的正確定距 采用始用擋料銷 采用使用擋料銷的目的是為了 提高材料利用率 4 3 卸料與出件方式 采用彈性卸料的方式卸料 彈性卸料裝配依靠橡皮的彈力來卸料 卸料力 不大 但沖壓時可兼起壓料作用 可以保證沖裁件表面的平面度 4 4 模架類型及精度 考慮到送料與操作的方便性 模架采用后側(cè)式導(dǎo)柱的模架 用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo) 向 由于零件精度要求不是很高 但沖裁間隙較小 因此采用 I 級模架精度 4 5 凸模設(shè)計 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法 落料凸模刃口部分為圓形 采用鑲嵌式方便凸凹模機(jī)械加工 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 7 5 工藝設(shè)計計算 5 1 排樣設(shè)計與計算 零件外形近似圓形 輪廓尺寸為 47 考慮操作方便并為了保證零件精度 采用直排有廢料排樣 如圖 1 所示 圖 1 排樣圖 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 表 3 13 工件的搭邊值 a 0 8 沿邊的搭邊值 a1 0 5 級進(jìn)模送料步距為 S 47 0 8 47 8mm 條料寬度按表 3 14 中公式計算 B 0 Dmax 2a 0 查表 2 10 得 0 1 B 47 2 0 8 48 6 1 0 06 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 8 由零件圖近似算得一個零件的面積為 1734 2 一個進(jìn)距內(nèi)的壞料面積 B S 48 6 48 2332 8 2 因此一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為 A BS 100 74 4 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 附表 3 1 選用板料規(guī)格為 500 1500 2 采用橫裁時 剪切條料尺寸為 48 6 一塊板可裁的條料為 30 每間條可沖 零件個數(shù) 10 個零件 則一塊板材的材料利用率為 n A 0 A 100 30 10 1734 500 1500 100 69 3 采用縱裁時 剪切條料尺寸為 48 6 一塊板可裁的條料為 10 每條可沖零 件個數(shù) 31 個零件 則一塊板材的材料利用率為 n A 0 A 100 10 31 1734 500 1500 100 71 6 根據(jù)以上分析 縱裁時比橫裁時的板材的材料利用率高 因此采用縱裁 5 2 計算沖壓力與壓力中心 初選壓力機(jī) 沖裁力 根據(jù)零件圖可算得一個零件外周邊長度 L1 外 47 L 2 外 42 L 3 外 30 2 147 58 131 88 96 83 內(nèi)周邊長度之和 L1 42 131 88 L2 30 2 96 83 L3 18 2 57 15 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 附表 1 3 可知 MPa 260 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 附表 2 7 可知 K x 0 05 KT 0 05 KD 0 06 落料力 F 落 Kx t 外 1 3 0 5 260 147 58 131 88 96 83 31iL 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 9 68 59KN 沖孔力 F 沖 KT t 1 3 0 5 260 131 88 96 83 57 15 31iL 48 34 KN 卸料力 F 卸 Kx 0 05 22 94 22 29 16 36 31i落 3 41KN 推件力 根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度 h 3 故 n h t 6 F 推 nKxt 6 0 05 22 29 16 36 9 66 31i孔 14 79KN 頂件力 F 頂 KD 0 06 22 94 22 29 16 36 31i落 4 11KN 總沖壓力 F F 落 F 孔 Fx FT 則 F 68 59 48 34 3 41 14 79 4 11 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 10 138 9KN 應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力 25t 因此可初選壓力機(jī)型號為 J23 25 當(dāng)模具結(jié)構(gòu)及尺寸確定之后 可對壓力機(jī)的閉合高度 模具安裝尺寸進(jìn)行 校核 從而最終確定壓力機(jī)的規(guī)格 確定壓力中心 畫出凹模刃口 建立如圖所示的坐標(biāo)系 由圖可知 該形狀關(guān)于 X 軸上下對稱 關(guān)于 Y 軸左右對稱 則壓力中心為 該圖形的幾何中心 即坐標(biāo)原點(diǎn) O 該點(diǎn)坐標(biāo)為 0 0 5 3 計算凸 凹模刃口尺寸及公差 由 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 5 1 查沖裁時的 凸 0 02 凹 0 03 查 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 4 1 沖裁模具的間隙 Zmin 0 04 Zmax 0 06 凸 凹 0 02 0 03 Zmax Zmin 0 06 0 04 有制造法選用原則用配作法加工凸凹模具 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 11 落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸 而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸 固計算凸模與凹模刃口尺寸時 應(yīng)按落料與沖孔兩種情況分別進(jìn)行 由此 在 確定模具刃口尺寸及其制造公差時 需遵循以下原則 I 落料時以凹模尺寸為基準(zhǔn) 即先確定凹模刃口尺寸 考慮到凹模刃口 尺寸在使用過程中因磨損而增大 固落料件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍 較小尺寸 而落料凸模的基本尺寸則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙 II 沖孔時以凸模尺寸為基準(zhǔn) 即先確定凸模刃口尺寸 考慮到凸模尺 寸在使用過程中因磨損而減小 固沖孔件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi) 的較大尺寸 而沖孔凹模的基本尺寸則按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙 III 凸模與凹模的制造公差 根據(jù)工件的要求而定 一般取比工件精度 高 2 3 級的精度 考慮到凹模比凸模的加工稍難 凹模比凸模低一級 a 落料凹模刃口尺寸 按磨損情況分類計算 i 凹模磨損后增大的尺寸 按 沖壓工藝及模具設(shè)計 公式 D 凹 D X D 凸 Dmax X Zmin 制件精度為 IT12 級 故凹 0 0凸 X 0 75 47 D 凹 1 47 0 75 0 1 46 93 01 03 03 D 凸 1 47 0 75 0 1 0 04 46 88 02 02 4 D 凹 2 4 0 75 0 1 3 93 01 03 03 D 凸 2 4 0 75 0 1 0 04 3 89 02 02 30 2 D 凹 3 30 2 0 75 0 12 30 11 012 03 03 D 凸 3 30 2 0 75 0 12 0 04 30 07 02 02 ii 凹模磨損后不變的尺寸 按 沖壓工藝及模具設(shè)計 公式 C 凹 C 凸 C 凹 3 0 03 沖裁間隙影響沖裁件質(zhì)量 在正常沖裁情況下 間隙對沖裁力的影響并不 大 但間隙對卸力 推件力的影響卻較大 間隙是影響模具壽命的主要因素 間隙的大小則直接影響到摩擦的大小 在滿足沖裁件質(zhì)量的前提下 間隙一般 取偏大值 這樣可以降低沖裁力和提高模具壽命 沖孔凸模刃口尺寸 沖孔凸模為圓形 可按 沖壓工藝及模具設(shè)計 公式 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 12 A 凸 A x A 凹 A x Zmin 凸 0 0凹 42 A 凸 1 42 0 75 1 2 41 1 02 1 02 02 A 凹 1 42 0 75 1 2 0 04 41 06 03 02 18 2 A 凸 2 18 2 0 75 1 2 17 3 02 1 02 02 A 凹 1 18 2 0 75 1 2 0 04 17 26 03 03 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 13 6 模具主要零部件設(shè)計 6 1 凹模設(shè)計 凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法 凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和通過用螺釘 銷釘 固定在凹模墊板 其螺釘與銷釘與凹模孔壁間距不能太小否則會影響模具強(qiáng)度 和壽命 凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式 因沖件的批量較大 考慮凹模有磨損和保證沖件的 質(zhì)量 凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu) 刃壁高度取 6mm 凹模輪廓尺寸的確定 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 表 2 22 得 K 0 3 凹模厚度 H ks 47 0 3 14 1 凹模壁厚可以按表 3 23 沖裁模具設(shè)計技法典型實(shí)例解析 C 22 28 B s 2 5 4 0 H 47 2 5 4 0 14 1 82 25 103 4 L s1 2s2 47 2 36 119 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸 選取與計算值相接近的標(biāo)準(zhǔn)凹模板輪廓尺寸為 L B H 125 125 28 5 凹模材料和技術(shù)要求 凹模的材料選用 T10A 工件部分淬硬至 HRC58 62 外輪廓棱角要倒鈍 6 2 凸模設(shè)計 6 2 1 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法 沖孔部分的凸模刃口尺寸為圓形 為了便于凸模和固定板的加工 將沖孔 凸模設(shè)計成臺階式 為了保證強(qiáng)度 剛度及便于加工與裝配 圓形凸模常做成圓滑過渡的階梯 形 小端圓柱部分 是具有鋒利刃口的工作部分 中間圓柱部分是安裝部分 它與固定板按 H7 m6 配合 尾部臺肩是為了保證卸料時凸模不致被拉出 圓形 凸模采用臺肩式固定 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 14 6 2 2 凸模長度計算 凸模的長度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的 采用彈性卸料時 凸模長度按公式 L h1 h2 t h 0 8 計算 式中 L 凸模長度 mm h1 凸模固定板厚度 mm h2 卸料板厚度 mm h 卸料彈性元件被預(yù)壓后的厚度 t 料厚 L 22mm 10mm 26mm 0 5 0 8 59 3mm 6 2 3 凸模的強(qiáng)度與剛度校核 一般情況下 凸模強(qiáng)度與剛度足夠 由于凸模的截面尺寸較為積適中 估 計強(qiáng)度足夠 只需對剛度進(jìn)行校核 對沖孔凸模進(jìn)行剛度校核 凸模的最大自由長度不超過下式 有導(dǎo)向的凸模 Lmax 1200 其中對于圓形凸模 Imin d 4 64 則 Lmax 1200 24 00mm26013 4 由此可知 沖孔部分凸模工作長度不能超過 24 00mm 根據(jù)沖孔標(biāo)準(zhǔn)中的 凸模長度系列 選取凸模的長度 59 3 6 2 4 凸模材料和技術(shù)條件 凸模材料采用碳素工具鋼 T10A 凸模工作端 即刃口 淬硬至 HRC 56 60 凸模尾端淬火后 硬度為 HRC 43 48 為宜 如圖 3 所示 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 15 圖 3 沖孔凸模 6 3 凸凹模的設(shè)計 6 3 1 凸凹模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 4 所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 16 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 17 圖 4 凸凹模 凸凹模與凸凹模固定板的采用 H7 m6 配合 6 3 2 校核凸凹模的強(qiáng)度 沖孔邊緣與工件外開邊緣不平行時 凸凹模的最小壁厚不應(yīng)小于材料厚度 t 2mm 而實(shí)際最小壁厚為 5mm 故符合強(qiáng)度要求 6 3 3 凸凹模尺寸的確定 凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保證最小間隙為 Zmin 0 246mm 內(nèi)形 刃口尺寸按凸模尺寸配做并保證最小間隙為 Zmin 0 246mm 6 3 4 凸凹模材料和技術(shù)條件 凸凹模材料采用碳素工具鋼 T10A 淬硬至 56 60HRC 6 4 定位零件 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸 凹模有正確的位置 選用固定擋料銷一個 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條 料送進(jìn)的距離 固定擋料銷固定在位于下模的凸凹模上 規(guī)格為 GB T7694 10 94 材料 45 號鋼 硬度為 43 48HRC 選用導(dǎo)料銷兩個 導(dǎo)料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進(jìn) 位于條料 的后側(cè) 條料從右向左送進(jìn) 尺寸規(guī)格為 6X2 如圖 5 所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 18 圖 5 導(dǎo)料銷 6 5 推件 頂件 裝置 推件和頂件的目的都是從凹模中卸下沖件或廢料 向下推出的的機(jī)構(gòu)叫 推件 一般裝在上模里 向上推出的機(jī)構(gòu)稱頂件 一般裝在下模里 推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種 一般剛性推件裝置比 較多 有打桿 推件 連接推桿和推件塊組成 有的剛性推件裝置不需要推板 和連接桿組成的中間傳遞結(jié)構(gòu) 而有打桿直接推動推件塊 甚至直接打桿推件 其工作原理是沖壓結(jié)束后上?；爻虝r利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿 撞擊上模內(nèi) 的打桿和推件板 將凹模內(nèi)工件推出 頂件裝置 一般式彈性的 有頂桿 頂件塊和裝在下模底下的彈頂器組成 彈頂器可以做成通用的 其彈性元件是彈簧和橡皮 大型壓力機(jī)本身有氣墊作 為彈頂器 模具采用這種結(jié)構(gòu)能使沖裁件具有較高的平直度 這里采用兩種組成的頂件裝置 6 6 卸料與出件裝置 出件方式是采用凸模直接頂出的下出料方式 由于卸料采用彈性卸料的方式 彈性卸料裝置由卸料板 卸料螺釘和彈性 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 19 元件組成 卸料板 彈性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸 厚度取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 卸料板與凸模的單邊間隙按 冷沖壓工藝及模具設(shè)計 表 3 32 選取 t 1mm 時 單邊間隙為 0 15mm 為了便于可靠卸料 在模具開啟狀態(tài)時 卸料板工作平面應(yīng)高出凸模刃口 尺寸端面 0 3 0 5 卸料板的尺寸規(guī)格為 125mmX125mmX10mm 材料為 45 鋼 如圖 6 所示 圖 6 卸料板圖 卸料螺釘 卸料螺釘采用標(biāo)準(zhǔn)的階梯形螺釘 根據(jù)卸料板的尺寸選擇 4 個卸料螺釘 規(guī)格為 JB T7650 5 94 如圖 7 所示 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 20 圖 7 卸料螺釘 卸料裝置 由于橡皮允許承受的負(fù)荷較大 安裝調(diào)整方便 因此選用橡皮作為彈性元 件 卸料橡皮的選擇原則 為了保證卸料正常工作 應(yīng)使橡皮工作時的彈力大于或等于卸料力 FX FXY SP F X 3 4KN 式中 FXY 橡皮工作時的彈力 S 橡皮的橫截面積 P 與橡橡皮壓縮量有 關(guān)的單位壓力 一般預(yù)壓時壓縮量為 10 15 由 沖壓手冊 圖 14 9 知 取 P 0 6MPa 求得 A 91 3cm2 由 沖壓手冊 表 3 33 中的公式求得橡皮尺寸 規(guī)格為 35 26 24 根據(jù)工件材料厚度為 0 5mm 沖裁時凸模進(jìn)如凹模的深度為 1mm 模具維修 時刃磨留量為 2mm 開啟時卸料板高于凸模 1mm 則求得總工作行程 h 工件 4 5mm 使用橡皮時 不應(yīng)使最大壓縮量超過橡皮自由高度的 35 45 否則是皮的 自由高度應(yīng)為 H h 0 25 0 30 4 5 0 25 0 30 15 18mm 模具組裝時的預(yù)壓縮量為 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 21 H 預(yù) 10 15 H 1 5 2 7mm 取 H 預(yù) 2mm 由此可知 安裝橡皮高度尺寸為 16mm 式中的 H 所需的工作行程 由上式所得的高度 還在按下式進(jìn)行校核 0 5 H B 1 5 如果 H D 超過 1 5 應(yīng)把橡皮分成若干段 并在橡皮之間墊上鋼圈 由 沖壓手冊 表 3 33 中的公式求得橡皮尺寸規(guī)格為 35 26 24 6 7 模架及其它零件的選用 6 7 1 模柄 模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊上 同時使模具中心通過滑塊的壓 力中心 模柄的直徑與長度與壓力機(jī)滑塊一致 模柄的尺寸規(guī)格選用凸緣模柄 用 3 4 個螺釘固定在上模座上 如圖 8 所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 22 圖 8 模柄 6 7 2 模座 標(biāo)準(zhǔn)模座根據(jù)模架類型及凹模同界尺寸選用 上模座 250mm 100mm 35mm 下模座 250mm 100mm 40mm 模座材料采用灰口鑄鐵 它具有較好的吸震性 采用牌號為 HT200 6 7 3 墊板 墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸?；虬寄鬟f的壓力 以防止模座被擠壓損傷 是否要用板 可按下式校核 P F12 A 式中 P 凸模頭部端面對模座的單位面積壓力 F12 凸模承受的總壓力 A 凸模頭部端面與承受面積 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 23 由于計算的 P 值大于 沖壓工藝及模具設(shè)計 表 3 34 模座材料的許應(yīng)壓 力 因此在工作零件與模座之間加墊板 墊板用 45 號鋼制造 淬火硬度為 HRC43 48 其尺寸規(guī)格為 125mm 10mm 上下面須磨平 保證平行 如圖 9 所示 圖 9 墊板 模架選用后兩側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架 上模座 L B H 248mm 110mm 35mm 下模座 L B H 248mm 110mm 45mm 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 24 導(dǎo)柱 D L 22mm 150mm 導(dǎo)套 d L D 35mm 85mm 38mm 模架的閉合高度 160 190mm 墊板厚度 10mm 凸模固定板厚度 22 mm 上模底板厚 35 mm 凹模厚度 28 5mm 橡皮厚 24mm 卸料板厚度 10 mm 凸凹模固定板厚度 45 mm 下模底板厚 40 mm 模具的閉合厚度 Hd 35 10 22 28 5 2 1 45 40 183 5mm 6 7 4 沖壓設(shè)備的選擇 選用開式雙柱可傾壓力機(jī) J23 25 公稱壓力為 25t 滑塊行程為 65mm 最大閉合高度 270mm 滑塊中心線至床身距離 200 mm 工作臺尺寸 370 mm 560 mm 墊板厚度 50 mm 模柄孔尺寸 40 mm 60 mm 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 25 7 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制 7 1 沖壓模具制造技術(shù)要求 模具精度是影響沖壓件精度的重要因素之一 為了保證模具精度 制造時 應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求 a 組成沖壓模具的所有零件 在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符 合相應(yīng)圖樣的要求 b 組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求 裝配成套的模架應(yīng)活動自如 并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c 模具的功能必須達(dá)到設(shè)計要求 d 為了鑒別沖壓件的質(zhì)量 裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模 并根據(jù) 試模存在問題進(jìn)行修整 直至試出合格的沖壓件為止 7 2 加工要求 1 模具配合加工零件在允許間隙內(nèi)加工 落料凸凹模 沖孔凸模與固定板配 合后 底部磨平 2 圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按 14 級精度加工 未注粗糙度 的按 Ra6 3um 處理 3 模具中各墊板的兩承壓面的平行度公差按 GB1184 為 5 級 4 模具中安裝鏍釘 鏍栓 之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于 2mm 或相應(yīng)各孔配作 5 模具 模架及其零件的工件表面 不應(yīng)有碰傷 凹痕 裂紋 毛刺 銹 蝕等缺陷 6 經(jīng)熱處理后的零件 硬度應(yīng)均勻 不允許有脫碳 軟點(diǎn) 氧化斑點(diǎn)及裂 紋等缺陷 熱處理后應(yīng)清除氧化皮 臟物油污 7 配通用模架模具 裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時磨削加工 以保證模具能順 利裝入模架 7 3 主要零 部件加工工藝 7 3 1 內(nèi)制件沖孔凸模的加工工藝 1 備料 2 鍛造成直徑為 20mm 50mm 的胚料 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 26 3 在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 4 按圖紙要求熱處理 5 檢驗 6 入庫 7 3 1 內(nèi)制件落料凸模的加工工藝 1 備料 2 鍛造成直徑為 30mm 70mm 的胚料 3 在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 4 按圖紙要求熱處理 5 用電火花加工工作刃口 6 檢驗 7 入庫 7 3 2 中制件凸模加工工藝 1 備料 外購標(biāo)準(zhǔn)模塊 60mm 40mm 2 按圖紙要求畫線 3 在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 4 按圖紙要求熱處理 5 檢驗 6 入庫 7 3 3 外制件凸模的加工工藝 1 備料 外購標(biāo)準(zhǔn)模塊 80mm 70mm 2 按圖紙要求畫線 3 在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 4 按圖紙要求熱處理 5 檢驗 6 入庫 7 3 4 外制件凹模的加工工藝 1 備料 外購標(biāo)準(zhǔn)模塊 125mm 125mm 29mm 2 按圖紙要求畫線 3 在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 27 4 按圖紙要求熱處理 5 檢驗 6 入庫 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計書說明書 28 總結(jié) 經(jīng)過一段時間的論文設(shè)計 至此已基本完成了任務(wù)書所規(guī)定的任務(wù) 本設(shè) 計涉及的課程很多 涉及到機(jī)械制圖 沖壓工藝及模具設(shè)計 模具制造工藝學(xué) 金屬學(xué)與熱處理 成型設(shè)備 CAD繪圖等相關(guān)課程的知識 在校期間的我還進(jìn)行 了金工實(shí)習(xí) 和兩次課程設(shè)計 這些課程的學(xué)習(xí) 以及課程設(shè)計的演練都為這 次畢業(yè)設(shè)計做了很好的準(zhǔn)備 基礎(chǔ)課和專業(yè)課 它們?yōu)槲业脑O(shè)計做了前提 它 們是我設(shè)計的理論基礎(chǔ)和知識基點(diǎn) 金工實(shí)習(xí)讓我深入而清楚的看到了在實(shí)際 生產(chǎn)中機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況 而兩次課程設(shè)計則是和這次畢業(yè)設(shè)計 設(shè)計最接近 最有相似之處的 它們?yōu)槲疫@次的設(shè)計的順利進(jìn)行起到了很好的 鋪墊作用 此次畢業(yè)設(shè)計也是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步 從最初 的選題 開題到計算 繪圖直到完成設(shè)計 其間 查找資料 老師指導(dǎo) 與同 學(xué)交流 反復(fù)修改圖紙 每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實(shí) 畢業(yè)設(shè)計收獲很多 比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 分析數(shù)據(jù) 提高 了自己的繪圖能力 懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果 但是 畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處 比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識 的能力 對材料的不了解 等等 這次實(shí)踐是對自己大學(xué)三年所學(xué)的一次大檢 閱 使我明白自己知識還很淺薄 雖然馬上要畢業(yè)了 但是自己的求學(xué)之路還 很長 以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí) 努力使自己 成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人 也許 我的學(xué)生生涯從此就會結(jié)束 但是學(xué)習(xí)的道路卻還將持續(xù)下去 畢 竟 學(xué)無止境 通過這次設(shè)計 我懂得了 凡事必親躬 唯有自己親自去做 的事 才懂得其過程的艱辛 未來的人生路途中難免會遇到各種各樣的困難和 挫折 也正是這次設(shè)計讓我有了迎接新挑戰(zhàn) 戰(zhàn)勝困難的勇氣 墊片沖裁工藝及模具設(shè)計 29 參考文獻(xiàn) 1 原紅玲主編 沖壓工藝及模具設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版社 2010 2 楊占堯主編 模具導(dǎo)論 北京 高等教育出版社 2010 3 李長勝 趙敬云主編 AutoCAD2008 實(shí)用教程 機(jī)械工業(yè)出版社 2012 4 翟德梅 段維峰主編 模具制造技術(shù) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2011 5 寇世瑤主編 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 2011 6 付宏生主編 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 7 徐茂功 桂定一主編 公差配合與技術(shù)測量 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 8 王孝培主編 沖壓手冊 修訂本 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1988 9 催忠圻主編 金屬學(xué)與熱處理 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 廖念釗 莫雨松等主編 互換性與技術(shù)測量 北京 中國計量出版社 2000 11 張定華主編 工程力學(xué) 北京 高等教育出版社 2000 12 苑強(qiáng)主編 沖壓模具設(shè)計及實(shí)例精選 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2013 13 廖偉主編 沖模設(shè)計技法典型實(shí)例解析 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2012