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河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 劉金麗 學 號 111304345 指導教師 丁海 課題名稱 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 劉金麗 學 號 111304345 設計題目 端蓋沖壓成形工藝及模具設計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 日 2014 年 4 月 13 日 指 導 教 師 丁 海 2013 年 11 月 2 日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1 本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的 本畢業(yè)設計課題來源于生產實踐 在完成該課題之后 應對注塑成型工藝 沖壓成 形工藝 較為熟悉 能熟練掌握相關設計手冊的使用 能獨立完成一套模具的設計及模 具工作零件加工工藝的編制 能夠運用繪圖軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制 2 本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求 包括原始數據 技術要求 工作要 求等 原始數據如圖 零件名稱 蓋 材料 鍍鋅鐵皮 生產批量 大批量 工作要求 1 完成模具的設計 編寫設計說明書一份 2 繪制模具裝配圖以及全套的模具零件圖 3 編寫主要零件的加工工藝卡 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 未注圓角 R1 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 01 零件名稱 凸凹模 零件號 11 02 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 CrWMn 60 64HRC 鍛 件 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具A B1 6 1 61 61 6 1 6 1 6 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數 切 削 深 度 進給量 主 軸轉 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 銑上 下平面 30 面銑刀 游標 卡尺 2 0 2mm 200 min 2000r min 二次 1 銑四周面 10 立銑刀 游標卡尺 2 0 5mm 60 min 2000r mi 設 計 者 劉金麗 指 導 教 師 丁海 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 11 02 凸凹模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 CrWMn 60 64HRC 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 鍛造達尺寸 130 mm 130 mm 70mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸 100mm 100 mm 52mm 立式銑 床 虎鉗 30 面 銑刀 10 立銑 刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆 床 虎鉗 鉆頭 鉸刀 絲錐 高度尺 游標卡尺 06 熱處理 淬火 回火 保證硬度 60 64HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 08 線切割各個型孔留余量 0 02mm 線切割 慢走絲 機床 復式支 撐 0 2mm 黃銅絲 千分表 游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 03 零件名稱 凹模 零件號 11 07 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 CrWMn 60 64HRC 鍛 件 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 A 3 2 1 6 1 61 6 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數 切 削 深 度 進給量 主 軸轉 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 銑上 下平面 30 面銑刀 游標 卡尺 220 2 0 2mm 200 min 2000r min 二次 1 銑四周面 10 立銑刀 游標卡尺 220 2 0 5mm 60 min 2000r mi 設 計 者 劉金麗 指 導 教 師 丁海 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 11 07 凹模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 CrWMn 60 64HRC 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 鍛造達尺寸 220 mm 220 mm 50mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸 196mm 196 mm 40mm 立式銑 床 虎鉗 30 面 銑刀 10 立銑 刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆 床 虎鉗 鉆頭 鉸刀 絲錐 高度尺 游標卡尺 06 熱處理 淬火 回火 保證硬度 60 64HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 08 線切割各個型孔留余量 0 02mm 線切割 慢走絲 機床 復式支 撐 0 2mm 黃銅絲 千分表 游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 113 班 學生姓名 劉金麗 學 號 111304345 指導教師 丁海 xxxx 年 月 日 I 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 摘 要 本設計為一端蓋的沖壓模具設計 我參考了大量有關拉深模模具設計實例等方 面的資料 拉深是利用拉深模將板料制成各種空心件的一種方法 是沖壓生產中應用 最主要的工序之一 根據設計零件的尺寸 材料 批量生產等要求 首先分析零件的 工藝性 確定沖裁工藝方案及模具結構方案 然后通過工藝設計計算 確定排樣和裁 板 計算沖壓力和壓力中心 初選壓力機 計算凸 凹模刃口尺寸和公差 最后設計 選用零 部件 對壓力機進行校核 繪制模具總裝草圖 以及對模具主要零件的加工 工藝規(guī)程進行編制 其中在結構設計中 主要對凸模 凹模 凸凹模 定位零件 卸 料與出件裝置 模架 沖壓設備 緊固件等進行了設計 對于部分零部件選用的是標 準件 就沒深入設計 并且在結構設計的同時 對部分零部件進行了加工工藝分析 最終才完成這篇畢業(yè)設計 關鍵詞 模具 落料 拉深 凸模 凹模 凸凹模 BEARING CAP PARTS TAMPING II FORMING THCHNOLOGY AND DIE DESIGN ABSTRACT The design for a plate of bearing cap die design In this design I made reference to the large number of Die mold design example The drawing is a drawing die as a processing method of the sheet metal stamping into a variety of hollow is the most widely used in the stamping process According to the size of the design components materials mass production etc the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program and then through the process design calculations determine the nesting and cutting board calculate the pressure and pressure washed centers primary presses computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances the final design selection of parts and components to press for checking drawing die assembly drawings as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures In which the structural design primarily to the punch and die punch and die positioning parts unloading and out of pieces of equipment mold pressing equipment fasteners etc has been designed for the selection of some components are standard parts there is no in depth design and structural design while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project KEY WORDS mold blanking deep drawing punch die punch and die 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 1 1 緒論 以沖壓方法為主制造的零件 比較有代表性且與人們日常生活密切相關的有汽車 覆蓋件 搪瓷和不銹鋼器皿 各種家用電器的外殼等 它們帶來了產品層出不窮的外 觀變化 沖壓方法也能制造不少產品內部的某些零件 甚至是關鍵零件 如鏈輪 汽 車大梁 支架等 在制件尺寸大小 制件復雜程度 等方面 沖壓方法都有非常大的 適用范圍 沖模在很大范圍內涵蓋了其它模具 冷鍛模 塑料模 壓鑄模 粉末冶金 模等 的共同內容 所以掌握沖模技術 對了解其它類模具業(yè)很有幫助 沖壓是利用安裝在沖壓設備 主要是壓力機 上的模具對材料施加壓力 使其產 生分離或塑性變形 從而獲得所需零件 俗稱沖壓或沖壓件 的一種壓力加工方法 沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工 且主要采用板料來加工成所需零件 所以 也叫冷沖壓或板料沖壓 沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一 隸屬于材 料成型工程 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具 簡稱沖模 沖模是將材料 金屬或非金屬 批 量加工成所需沖件的專用工具 沖模在沖壓中至關重要 沒有符合要求的沖模 批量 沖壓生產就難以進行 沒有先進的沖模 先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn) 沖壓工藝與模 具 沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素 只有它們相互結合才能得出沖壓件 與機械加工及塑性加工的其它方法相比 沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具 有許多獨特的優(yōu)點 主要表現(xiàn)如下 1 沖壓加工的生產效率高 且操作方便 易于實現(xiàn)機械化與自動化 2 沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度 且一般不破壞沖壓件的表面質 量 而模具的壽命一般較長 所以沖壓的質量穩(wěn)定 互換性好 具有 一模一樣 的特征 3 沖壓可加工出尺寸范圍較大 形狀較復雜的零件 如小到鐘表的秒表 大到汽車 縱梁 覆蓋件等 加上沖壓時材料的冷變形硬化效應 沖壓的強度和剛度均較高 4 沖壓一般沒有切屑碎料生成 材料的消耗較少 且不需其它加熱設備 因而是一 種省料 節(jié)能的加工方法 沖壓件的成本較低 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 2 1 1 沖壓模具在工業(yè)生產中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產中 模具是生產各種產品的重要工藝裝備 80 年代以來 在國家 產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 采用模具生產零部件 具有生產效率高 質量好 成本低 節(jié)約能源和原材料等一系 列有點 在鑄造 鍛造 沖壓 塑料 橡膠 玻璃 粉末冶金 陶瓷制品等生產行業(yè) 中得到了廣泛的應用 成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向 模具工業(yè)對國 民經濟和社會發(fā)展 起著越來越重要的作用 模具制造水平的高低 也成為了衡量一 個國家機械制造水平的作用標志之一 在模具工業(yè)中 沖壓模具占有重要的比重 從模具角度看 模具是現(xiàn)代制造業(yè)中 不可或缺的裝備 發(fā)達國家的模具總產值 早已超過了工作母機 機床 的總產值 其中為沖壓工藝服務的沖模約占模具總量的 40 據有關文獻介紹 沖壓方法的增值 率達到原材料的 3 12 倍 具有明顯的綜合技術經濟優(yōu)勢 1 2 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展 許多新技術 新工藝 新設備 新材料不斷涌現(xiàn) 因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展 其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如 下 1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎 目前 國內外對沖壓成形理論的研 究非常重視 在材料沖壓性能研究 沖壓成形過程應力應變分析 板料變形規(guī)律研究 及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展 特別是隨著計算機技 術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善 近年來國內外已開始應用塑性成形過程 的計算機模擬技術 即利用有限元 FEM 等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程 根據分析結果 設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題 并通過在計算機上選擇修改相關參數 可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計 這樣既節(jié)省了 昂貴的試模費用 也縮短了制模具周期 研究推廣能提高生產率及產品質量 降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種新 工藝 也是沖壓技術的發(fā)展方向之一 目前 國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝 軟模 成形工藝 高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密 高效 經濟的沖壓新工藝 其中 精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法 它擴大了沖壓加工范圍 目前精密沖 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 3 裁加工零件的厚度可達 25mm 精度可達 IT16 17 級 用液體 橡膠 聚氨酯等作柔性 凸?；虬寄５能浤３尚喂に?能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的 零件 在特定生產條件下具有明顯的經濟效果 采用爆炸等高能效成形方法對于加工 各種尺寸在 形狀復雜 批量小 強度高和精度要求較高的板料零件 具有很重要的 實用意義 利用金屬材料的超塑性進行超塑成形 可以用一次成形代替多道普通的沖 壓成形工序 這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性 無模多點成形 工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術 我國 已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備 解決了多點壓機成形法 從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài) 提高了材料的成形極限 同時利用反復成形技 術可消除材料內殘余應力 實現(xiàn)無回彈成形 無模多點成形系統(tǒng)以 CAD CAM CAE 技 術為主要手段 能快速經濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形 2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件 在沖模的設計制造上 目前正朝著以下兩方面發(fā)展 一方面 為了適應高速 自動 精密 安全等大批量現(xiàn)代生產的需要 沖模正向高效率 高精度 高壽命及多工位 多功能方向發(fā)展 與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術 各種高效 精密 數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD CAM 技術也在迅速發(fā)展 另一 方面 為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要 鋅基合金沖模 聚氨酯橡 膠沖模 薄板沖模 鋼帶沖模 組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速 發(fā)展 精密 高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖 模的技術水平 目前 50 個工位以上的級進模進距精度可達到 2 微米 多功能級進模 不僅可以完成沖壓全過程 還可完成焊接 裝配等工序 我國已能自行設計制造出達 到國際水平的精度達 2 5 微米 進距精度 2 3 微米 總壽命達 1 億次 我國主要汽車 模具企業(yè) 已能生產成套轎車覆蓋件模具 在設計制造方法 手段方面已基本達到了 國際水平 但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平 模具結構 功能方面也接 近國際水平 但在制造質量 精度 制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距 模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎 計算機技術 信息技術 自動化技 術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透 交叉 融合形成了現(xiàn)代模具制造技術 其中高速銑削加工 電火花銑削加工 慢走絲切割加工 精密磨削及拋光技術 數控 測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平 高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好 的加工精度和表面質量 主軸轉速一般為 15000 40000r min 加工精度一般可達 10 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 4 微米 最好的表面粗糙度 Ra 1 微米 而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低 工件只 升高 3 攝氏度 切削力小 因而可加工熱敏材料和剛性差的零件 合理選擇刀具和切 削用量還可實現(xiàn)硬材料 60HRC 加工 電火花銑削加工 又稱電火花創(chuàng)成加工 是 以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數控銑一樣 因此不再需要制 造昂貴的成形電極 如日本三菱公司生產的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機床 配置有 電極損耗自動補償系統(tǒng) CAD CAM 集成系統(tǒng) 在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng) 體現(xiàn) 了當今電火花加工機床的技術水平 慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高 功能也 相當完善 自動化程度已達 到無人看管運行的程度 加工精度可達 1 5 微米 表面粗糙度達 Ra 01 0 2 微 米 精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床 數控光學曲線磨床 數控連續(xù)軌跡坐標 磨床及自動拋光等先進設備和技術 模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展 現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外 其良好的溫度補償裝置 可 靠的抗振保護能力 嚴密的除塵措施及簡單操作步驟 使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能 此外 激光快速成形技術 RPM 與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功 的應用 利用 RPM 技術快速成形三維原型后 通過陶瓷精鑄 電弧涂噴 消失模 熔 模等技術可快速制造各種成形模 如清華大學開發(fā)研制的 M RPMS 型多功能快速 原型制造系統(tǒng) 是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝 分層實體制 造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM 的系統(tǒng) 它基于 模塊化技術集成 之概念而設計和 制造 具有較好的價格性能比 一汽模具制造公司在以 CAD CAM 加工的主模型為基 礎 采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批 量生產開辟了新的途徑 3 沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件 高精度 高壽命 高 效率的沖模需要高精度 高自動化的沖壓設備相匹配 為了滿足大批量高速生產的需 要 目前沖壓設備也由單工位 單功能 低速壓力機朝著多工位 多功能 高速和數 控方向發(fā)展 加之機械乃至機器人的大量使用 使沖壓生產效率得到大幅度提高 各 式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用 如在數控四邊折彎機中送入板 料毛坯后 在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲 從而大幅度提高精度和生產 率 在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時 一分鐘可沖幾百片 并能自動疊成 定 轉子鐵芯 生產效率比普通壓力機提高幾十倍 材料利用率高達 97 公稱壓力為 250KN 的高速壓力機的滑塊行程次數已達 2000 次 min 以上 在多功能壓力機方面 日 本田公司生產的 2000KN 沖壓中心 采用 CNC 控制 只需 5min 時間就可完成自動 換模 換料和調整工藝參數等工作 美國惠特尼公司生產的 CNC 金屬板材加工中心 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 5 在相同的時間內 加工沖壓件的數量為普通壓力機的 4 10 倍 并能進行沖孔 分段沖 裁 彎曲和拉深等多種作業(yè) 近年來 為了適應市場的激烈競爭 對產品質量的要求越來越高 且其更新?lián)Q代 的周期大為縮短 沖壓生產為適應這一新的要求 開發(fā)了多種適合不同批量生產的工 藝 設備和模具 其中 無需設計專用模具 性能先進的轉塔數控多工位壓力機 激 光切割和成形機 CNC 萬能折彎機等新設備已投入使用 特別是近幾年來在國外已經 發(fā)展起來 國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元 FMC 和沖壓柔性制造系統(tǒng) FMS 代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢 FMS 系統(tǒng)以數控沖壓設備為主體 包括板料 模具 沖壓件分類存放系統(tǒng) 自動上料與下料系統(tǒng) 生產過程完全由計算機控制 車 間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產 同時 根據不同使用要求 可以完成各種沖壓工序 甚 至焊接 裝配等工序 更換新產品方便迅速 沖壓件精度也高 4 沖壓標準化及專業(yè)化生產方面 模具的標準化及專業(yè)化生產 已得到模具行業(yè)和廣泛重視 因為沖模屬單件小批 量生產 沖模零件既具的一定的復雜性和精密性 又具有一定的結構典型性 因此 只有實現(xiàn)了沖模的標準化 才能使沖模和沖模零件的生產實現(xiàn)專業(yè)化 商品化 從而 降低模具的成本 提高模具的質量和縮短制造周期 目前 國外先進工業(yè)國家模具標 準化生產程度已達 70 80 模具廠只需設計制造工作零件 大部分模具零件均從標 準件廠購買 使生產率大幅度提高 模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高 分工越來 越細 如目前有模架廠 頂桿廠 熱處理廠等 甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產 品的沖裁?；驈澢?這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短 我國沖模標 準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展 除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加 外 標準件品種也有擴展 精度亦有提高 但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要 求 主要體現(xiàn)在標準化程度還不高 一般在 40 以下 標準件的品種和規(guī)格較少 大 多數標準件廠家未形成規(guī)模化生產 標準件質量也還存在較多問題 另外 標準件生 產的銷售 供貨 服務等都還有待于進一步提高 1 3 沖壓模具的分類 由于沖壓加工的零件種類繁多 各類零件的形狀 尺寸和精度要求又各不相同 因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的 概括起來 可分為分離工序和成形 工序兩大類 分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀 尺寸和斷面 質量的沖壓 俗稱沖裁件 的工序 成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 6 變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序 上述兩類工序 按基本變形方式不同又可分為沖裁 彎曲 拉深和成形四種基本 工序 每種基本工序還包含有多種單一工序 在實際生產中 當沖壓件的生產批量較大 尺寸較少而公差要求較小時 若用分 散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求 這時在工藝上多采用集中的方案 即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成 稱為組合的方法不同 又可 將其分為復合 級進和復合 級進三種組合方式 復合沖壓 在壓力機的一次工作行程中 在模具的同一工位上同時完成兩種或 兩種以上不同單一工序的一種組合方法式 級進沖壓 在壓力機上的一次工作行程中 按照一定的順序在同一模具的不同 工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式 復合 級進 在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序 沖模的結構類型也很多 通常按工序性質可分為沖裁模 彎曲模 拉深模和成形 模等 按工序的組合方式可分為單工序模 復合模和級進模等 但不論何種類型的沖 模 都可看成是由上模和下模兩部分 在組成上 上模被固定在壓力機工作臺或墊板上 是沖模的固定部分 工作時 坯料在下模面上通過定位零件定位 壓力機滑塊帶動上 模下壓 在模具工作零件 即凸模 凹模 的作用下坯料便產生分離或塑性變形 從 而獲得所需形狀與尺寸的沖件 上?；厣龝r 模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從 凸 凹模上卸下或推 頂出來 以便進行下一次沖壓循環(huán) 此設計針對所給的零件進行了一套冷沖壓模具的設計 其中設計內容為分析零件 的沖裁工藝性 材料 工件結構形狀 尺寸精度 擬定零件的沖壓工藝方案及模具結 構 排樣 裁板 計算沖壓工序壓力 選用壓力機及確定壓力中心 計算凸凹模刃口 尺寸 主要零 部件的結構設計和加工工藝編制 壓力機的校核 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 7 2 落料拉深復合模 2 1 沖壓件的工藝分析 2 1 1 制件的結構分析 零件如圖所示 未注圓角 R1 生產批量 大批量 材料 Q235 材料厚度 1mm 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 8 圖 1 制件圖 如上圖所示 該工件屬于圓筒形件拉深 形狀簡單對稱 所有尺寸均為自由公差 對工件厚度變化也沒有作要求 只是該工件作為另一零件的蓋 口部尺寸 69 可以稍 作小些 而工件總高度尺寸 14mm 可在拉深后采用修邊達到要求 1 材料 該沖裁件的材料鍍鋅鐵皮是鋅鐵合金 具有較好的可拉深性能 2 零件結構 該制件為圓桶形拉深件 故對毛坯的計算要有 3 單邊間隙 拉深凸凹模及拉深高度的確定應符合制件要求 4 凹凸模的設計應保證各工序間動作穩(wěn)定 2 1 2 沖裁件斷面質量 板料厚度為 1mm 查 模具畢業(yè)設計手冊 生產時毛刺允許高度為 0 15mm 本產品在斷面質量和毛刺高度上沒有嚴格的要求 所以只要模具精度達到一定要求 沖裁件的斷面質量可以保證 2 1 3 制件的尺寸精度 零件圖上所有未注公差的尺寸 屬于自由尺寸 可按 IT14 級確定工件尺寸的公差 另外產品對于厚度和表面質量沒有嚴格要求 所以采用國家標準的板材 其沖裁出的 產品的表面質量和厚度公差就可以保證 查公差表可得工件基本尺寸公差為 74 069 74 0 62 03 62 04 25 0 R43 01 25 0 1 2 2 工藝方案及模具結構類型 2 2 1 工藝方案分析 該工件包括落料 拉深兩個基本工序 可有以下三種工藝方案 方案一 先落料 首次拉深一 再次拉深 采用單工序模生產 方案二 落料 拉深復合 后拉深二 采用復合模 單工序模生產 方案三 先落料 后二次復合拉深 采用單工序模 復合模生產 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 9 方案四 落料 拉深 再次拉深 采用復合模生產 方案五 落料 拉深級進模 采用級進模生產 方案一模具結構簡單 但需三道工序三副模具 成本高而生產效率低 難以滿足 大批量生產要求 方案二只需二副模具 工件的精度及生產效率都較高 工件精度也 能滿足要求 但制造成本高 方案三也只需要二副模具 制造難度大 成本也大 方 案四只需一副模具 生產效率高 操作方便 工件精度也能滿足要求 通過設計合理 的模具結構和排樣方案可以達到較好的零件質量 方案五也只需一副模具 生產效率 高 但模具制造比較復雜 調整維修麻煩 送進操作不方便 工且件精度較低 通過 對上述五種方案的分析比較 該件的沖壓生產采用方案五為佳 2 2 2 主要工藝參數的計算 1 確定修邊余量 該件 h 14mm h d 14 40 0 35 查 沖壓工藝與模具設計 表 4 1 可得 mh2 則可得拉深高度 H H h 14 1 2 15 2mmh 2 計算毛坯直徑 D 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 10 圖 2 制件的分解圖 根據表面積相等原則 用解析分解法求出零件的毛坯直徑 D D 4d1 h r h1 2r d1 2r 8r2 d32 2L d2 d3 d1 2r 2 d22 4d1 h r h1 2r d1 2r 8r2 d32 2L d2 d3 d1 2r 2 d22 43268204 304 5 90 5mm 3 確定拉深次數 該工件底部有一臺階 按階梯形件的拉深來計算 求出 h d 15 2 40 0 38 根據毛 坯相對厚度 t D 1 90 5 100 1 1 查表發(fā)現(xiàn) h d 小于表中數值 能一次拉深成形 所以能 采用落料 拉深復合沖壓 2 3 確定排樣圖和裁板方案 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率的條件下 得到符合設計技術要求的工件 在沖壓生 產過程中 保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產重要的技術指標之一 合理利用材 料是降低成本的有效措施 尤其在大批量生產中 沖壓件的年產量達數十萬件 甚至 數百萬件 材料合理利用的經濟效益更為突出 保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產率的條件下得到符合技術要求的零件 同時要考慮方便生產操作 沖模結構簡單 壽命長以及車間生產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 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 11 二 少廢料排樣 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 料質量和定位誤差的影響 其沖件質量稍差 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 沖模結構簡單 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構 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 裁件的斷面質量 綜上分析 并考慮沖裁零件的形狀 尺寸 材料 選取有廢料直排的排樣方式 由 t 1mm 在 模具專業(yè)畢業(yè)設計手冊 查板材標準 宜選規(guī)格為 750mm 1000mm 1mm 的冷軋鋼板 采用橫裁時 剪切條料尺寸為 93 一塊板可裁的條料為 8 每條可沖零件個數 10 個零件 則一張板材的材料利用率為 n A0 A 100 10 8 45 25 45 25 3 14 1000 750 100 68 6 采用縱裁時 剪切條料尺寸為 93 一塊板可裁的條料為 10 每條可沖零件個數 8 個零件 則一條板材的材料利用率為 n A0 A 100 8 93 45 25 45 25 3 14 1000 750 100 66 6 根據以上分析 橫裁時比縱裁時的板材的材料利用率相同 這里采用橫裁 排 樣圖如圖所示 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 12 圖 3 排樣圖 2 3 1 搭邊的選取 排樣時 工件及工件與條料側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 材料的力學性能 硬材料可小些 軟材料的搭邊可要大些 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 材料厚度 薄材料的搭邊值應取的大一些 送料方式及擋料方式 用手工送料 有側壓板導向的搭邊值可以取小些 由 沖壓工藝與模具設計 表 2 9 確定搭邊值 根據零件形狀按圓形取工件間最小搭邊值 0 8 側邊最小搭邊值 a 1 0 則1amm 取 a 1 0 mm 1a 2 3 2 送料步距 條料寬度及板料間距計算 1 送料步距 送料步距是指兩次沖裁間板料在送料方向移動的距離 用 S 表示 其 值等于沖裁件相應部分寬度加上工件間搭邊值 即 1a S d 90 5 1 0 91 5 1am 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 13 2 條料寬度及板料間距的計算 條料寬度按下式 2 1 02 CaDB 其中 為沖裁件寬度方向的最大尺寸 為導料板與最寬條料之間的間隙查表取 C 0 5 C B 90 5 2 1 0 0 5 93 mm0 05 05 則一個步距的材料利用率 nA BS 100 1 3 14 45 25 45 25 93 91 3 4 76 2 4 計算工序沖壓力 壓力中心以及初選壓力機 2 4 1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知采用復合沖壓 但復合模又可分為倒裝復合模和正裝復合模 其各自的特點如下表 表 1 1 正裝復合模與倒裝復合模的比較 序號 正裝 倒裝 1 對于薄沖壓件能達到平整要求 不能達到平整要求 2 操作不方便 不安全 孔的廢料又打棒 打出 操作方法能裝自動撥料裝置即能提 高生產效率又能保證安全生產 孔 的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉 3 裝凹模的面積較大 有利于復雜重建用 拼塊結構 如凸凹模較大 可直接將凸凹模固 定在底座上省去固定板 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 14 4 廢料不會在凸凹?？變确e聚 每次又打 棒打出 可減少孔內廢料的漲力 又利 于凸凹模減小最小壁厚 廢料在凸凹模孔內積聚 凸凹模要 求又較大的壁厚以增加強度 該沖件屬于普通沖裁 精度要求不高又屬于大批量生產 刃壁較薄 采用倒裝比 較合適 因此選用倒裝復合模 2 4 2 沖壓力的計算 沖裁力 根據落料毛坯可算得一個毛坯周邊長度 L D 90 5 3 14 284 2 查 冷沖壓工藝及模具設計 附表 1 可知 MPa 260 1 落料力的計算 F 1 3Lt落 料 b 式中 L 沖裁輪廓的總長度 t 板料厚度 板料的抗拉強度b 查 沖壓工藝與模具設計 附表 1 可知 320MPa 故 F 1 3 284 2 1 300 110 826KN落 料 2 卸料力 和推件力件力 的計算1Q3QF Kx F 落 料 KT F3落 料 式中 Kx 為卸料力系數 KT 為推件力系數 查 冷沖壓工藝及模具設計 附表 3 可知 Kx 0 05 KT 0 05 故 KxF1QF落 料 0 05 110 826 5 541KN KT F3Q落 料 0 05 110 826 5 54KN 3 拉深力的計算 查 冷沖壓工藝及模具設計 表得 K1 0 6 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 15 F d3t K1 3 14 69 1 320 0 6 41 599KNb 4 壓邊力的計算 采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺 拉深時壓邊力必須 適當 壓邊力過大會引起拉伸力的增加 甚至造成制件拉裂 壓邊力過小則會造成制 件直壁或凸緣部分起皺 所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數 m 和相對 厚度 t D 100 由于 t D 100 1 90 5 100 1 1 1 5 拉深系數 40 69 0 58 0 61m 故 查 沖壓工藝與模具設計 表 4 3 知 拉深需要采用壓邊裝置 壓邊力 QF4 2 32prdDA 3 14 90 5 90 5 69 2 8 85 2 3 4 1 743KN 式中 rA 初定 8mm p 2 3 MPa p 為單位壓邊力 綜上所述 總 沖 壓 力F落 料 1QF31Q2F12 154 168KN 2 4 3 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 為了保證壓力機和模具的正常工作 應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合 模具的壓力中心應與模柄的軸線 重合 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 16 圖 4 壓力中心 由于是圓形工件 如圖 4 所示 所以工件的壓力中心應為圓心即 O 45 25 45 25 2 4 4 壓力機的初選擇 由于該制件數億小型制件 且精度要求不高 因此選用開始可傾壓力機 它具有 工作臺面三面敞開 操作方便 成本低廉的有點 根據沖壓工藝總力計算結果并結合 工件的高度選擇壓力機 前面已經算得總壓力為 165 262 KN 查 沖壓工藝與模具模 具設計 表 7 3 提供的壓力機公稱壓力中可初選取壓力機的型號為 J23 25 當模具結構及尺寸確定之后 可對壓力機的閉合高度 模具安裝尺寸進行校核 從而最終確定壓力機的規(guī)格 2 5 模具工作零部件刃口尺寸的計算 因沖模加工方法不同 刃口尺寸的計算方法也不同 基本上可分為兩類 1 按凸模與凹模圖樣分別加工法 它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件 因沖裁 此類工件的凸 凹模制造相對簡單 具有互換性 精度也容易保證 2 按凸模與凹模配作法加工 常用于沖制復雜形狀 間隙較小的沖模 這種加工方 法的特點是模具的間隙有配置保證 工藝比較簡單 不必校核 的minaxZTA 條件 并且還可以放大基準件的制造公差 使制造容易 但是 加工后 凸 凹模必 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 17 須對號入座 不能互換 所以 經以上分析并結合工件的結構和要求 采用分別加工凸 凹模 2 5 1 落料模刃口尺寸的計算 查表可得 0 12 mm 0 18 mmminZmaxZ 0 18 0 12 0 06 mmaxin 0 035 mm 0 025 mm凹 凸 由此可得 m14 06 凸凹 故能滿足分別加工的要求 查表可得磨損系數 X 0 5 落料件基本尺寸為 90 5 mm 取精度為 IT14 則其 公差 由此可得m78 0 mm 035 035 0ax 7978 59 凹落 凹 D mm 025 025 min1 凸落 凹落 凸 Z 2 5 2 拉深模工作部分尺寸的計算 對于制件一次拉深成形的拉深模 其凸模和凹模的尺寸公差應按制件的要求確定 此工件要求的是外形尺寸 設計凸 凹模時 應以凹模尺寸為基準進行計算 由此可 得 mm 08 08 0 4675 6975 凹拉 凸 D mm 05 0 24 8 凸拉 凸拉 凹 Z 式中 D 拉深件的基本尺寸 69mm 拉深件的尺寸公差 可知其值為 0 74mm Z 拉深凸 凹模的雙邊間隙 查 沖壓工藝與模具設計 表 4 13 可知 Z 2mm 工件底部尺寸 43mm 40mm 3mm 屬于過渡尺寸 要求不高 為操作方便 實際生產中直接按工件尺寸做拉深凸 凹模該處的尺寸 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 18 2 5 3 拉深間隙的計算 拉深間隙指單邊間隙 即 拉深工序采用壓邊裝置 并且2 2 拉 凸拉 凹 DZ 可一次成形 查 沖壓工藝與模具設計 表 4 13 可知 Z 2mm 2 5 4 拉深凸 凹模圓角半徑的計算 1 凹模圓角半徑的計算 一般來說 大的 可以降低極限拉深系數 而且可以提高拉深件的質量 所以凹r 盡可能大些但 太大會削弱壓邊圈的作用 所以 由下式確定 凹r凹 凹r 3 71tDR 凹凹 8 01 695 0 8 這里 5mm 而工件底部圓角是過渡尺寸 要求不高 則取 2mm 凹r 凹r 式中 D 坯料直徑 mm 凹模直徑 由于拉深件外徑為 69 mm 此處取值為 69 mm 凹 2 凸模圓角半徑的計算 對拉深件的變形影響 不像 那樣顯著 要求不高 為操作方便 實際生產中凸r凹r 直接按工件尺寸做拉深凸模的圓角半徑 2 6 模具主要零部件的設計 2 6 1 工作零部件的結構設計 2 6 1 1 落料凹模的結構設計 在落料凹模內部 由于要設置推件塊 所以 凹模刃口采用直筒形刃口 凹模采用 整體凹模 各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工 安排凹模在模架上的位置時 要 依據計算壓力中心的數據 將壓力中心與模柄中心重合 凹模的輪廓尺寸應要保證凹 模有足夠的強度與剛度 凹模板的厚度還應考慮修磨量 并查 沖壓工藝與模具設計 表 2 21 取得刃口高度 h 5mm 落料凹模板的厚度 H 的確定 H ks 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 19 為系數 查 沖壓工藝與模具設計 表 2 22 得 k 0 30 k s 為凹模刃口的最大尺寸 m H 0 30 90 5 27 15mm 凹模壁厚 C 1 5H 40 7mm 凹模的材料選用 CrWMn 工件部 分淬硬至 HRC60 64 凹模板長度 L 寬度 B 的計算 L D 2C 90 5 2 40 7 171 9 mm B D 2C 90 5 2 40 7 171 9 mm 故確定凹模板外形尺寸為 196 40 mm A 3 2 1 6 1 61 6 圖 5 落料凹模 2 6 1 2 拉深凸模的結構設計 為實現(xiàn)先落料后拉深 模具裝配后 應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低 其 長度可按下式計算 L Hg Ha Ht 20 40 3 57 mm 拉深凸模采用臺階式 也是采用車床加工 與凸模固定板的配合按 H7 m6 的配合 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 20 拉深凸模結構如下圖所示 0 5 0 31 圖 6 拉深凸模 2 6 1 3 凸凹模的結構設計 凸凹模的結構是落料凸模和拉深凹模 其長度應根據落料凸模的要求計算 壁厚 根據落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計算 另外結合工件外形并考慮加工 將凸 凹模設計成帶肩臺階式圓凸凹模 一方面加工簡單 另一方面又便于裝配與更換 采 用車床加工 與凸凹模固定板的配合按 H7 m6 凸凹模長度 L 52mm 具體結構可如下 圖所示 由于凸凹模型孔較多 為了防止型孔淬火變形 除了采用工作部分局部淬火 硬度 60 64HRC 外 材料也用淬火變 形小的 CrWMn 模具鋼 結構如下圖所示 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 21 0 9 0 8 5 A B 圖 7 凸凹模 2 6 1 4 壓邊圈設計 為了防止拉深過程中起皺 生產中主要采用壓邊圈 查 沖壓工藝與模具設計 表 4 3 知 拉深需要采用壓邊裝置 由于壓邊圈在落料凹模內 所以 設計壓邊圈時 應使壓邊圈的工作面高落料凹模刃口面 0 5mm 以保證落料前先壓料 拉伸后能將工件 從落料凹模內推出 壓邊圈采用 T8A 鋼制造 熱處理硬度為 54 58HRC 其結構如下 圖所示 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 圖 8 壓邊圈 2 6 2 定位方式的選擇及標準化 為限定被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序 必須采用各種形式的定位裝置 用于沖模的定位零件有導料銷 導料板 擋料銷 定 位板 導向銷 定位裝置應可靠并具有一定的強度 以保證工作精度 質量的穩(wěn)定 定位裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方 定位精度要求高時 要考慮粗定位和精定位兩套裝置 定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的 正確位置 以保證沖制出合格的零件 條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位 一是在與條料方向垂直方向上的限位 保證條料沿正確的方向送進成為送進導向 二 是在送料方向的限位 控制條料一次送進的距離 步距 2 6 2 1 擋料銷的選擇及標準化 屬于送料定距的定位零件有擋料銷 導正銷 側刃等 導正銷及側刃多用于級進 模和單工序模中 擋料銷則多用于復合模和單工序模中 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的距離 國家標準中常見的擋料銷有三種形式 固定擋 料銷 活動擋料銷和始用擋料銷 固定擋料銷安裝在凹模上 由于安裝在凹模上 安 裝孔可能會造成凹模強度的削弱 固定擋料銷常有于倒裝復合模中 始用擋料銷用于 級進模中開始定位 所以本模具采用固定擋料銷 擋料銷采用 H7 r6 安裝在卸料板上 2 6 2 2 導料銷的選擇及標準化 屬于送料導向的定位零件又導料銷 導料板 側壓板等 導料板及側壓板多用于 級進模和單工序模中 導料銷則多用于復合模和單工序模中 因此選導料銷做 為導向且位于條料的同側 一般設 2 個 從前向后送料時導料銷裝在左側 固定 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 23 式 選用導料銷兩個 導料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進 位于條料的右側 條料從右向左送進 尺寸規(guī)格為 12X2 材料 45 為標準件 2 6 3 卸料裝置的選擇及標準化 2 6 3 1 彈性卸料板的結構形式 常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板 前者是剛性結構主要起卸料作用 卸料力大 適用于材料厚度大于 0 8 的模具 后者是柔性結構 兼有壓料和卸料兩m 個作用 其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件 主要用于沖制薄料和要求制件平 整的沖模中 因此選取彈壓卸料板 彈壓卸料板與凸模的配合間隙值查表的 0 1C 表 1 1 彈壓卸料板與凸模的配合間隙值 材料厚度 t 0 5 0 5 1 1 單面間隙 C0 05 0 1 0 15 在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應高出凸模刃口 0 3 0 5 m 查卸料板的厚度表得卸料板厚度 彈性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模ho15 板的尺寸 所以卸料板的尺寸 196mm 材料 45 結構如下圖 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 24 AA 圖 9 卸料板 2 6 2 2 卸料螺釘的選用 卸料板上設置 4 個卸料螺釘 公稱直徑為 12mm 螺紋部分為 M8 16mm 卸料釘尾部應 留有足夠的行程空間 卸料螺釘擰緊后 應使卸料板超出凸模端面 lmm 有誤差時通 過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整 卸料螺釘選用標準件圓柱頭卸料螺釘 國標 GB2867 5 81 規(guī)格為 M6 32 2 6 3 3 彈簧的選用 卸料采用彈簧作為彈性單元 彈簧的自由高度為 3 5 4 自 由H工 作s 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 25 式中 彈簧的自由高度 mm 自 由H 工作行程與模具修磨量和調整量 4 10mm 之和 工 作s 2 3 6 mm 8 3mm工 作s 則 3 5 4 8 3mm 29 05 33 2mm自 由H 取 30mm 自 由 彈簧的裝配高度為 0 85 0 9 25 5 27 0mm H自 由H 2 6 4 推件 頂件裝置的選擇及標準化 推件裝置裝在上模內 一般通過沖床滑塊內的打料機構完成推件的動作 這里利 用壓邊圈兼推件 所以這里不再設計專門的推件裝置利用彈性元件頂出 頂件裝置的作用是將工件從凹模中頂出 利用彈簧和氣墊驅動頂桿 頂桿推動頂 件塊將工件頂出 彈性頂件塊的壓力由標準緩沖器提供 2 6 5 支撐固定零件的設計及標準化 2 6 5 1 模架的選用 該模架選用滑動導向后側導柱式模架的導向方式 帶有導柱的沖裁模適合于精度 要求較高 生產批量較大的沖裁件 且導柱模結構比較完善 導向裝置安裝在模具的 對稱線上 滑動平穩(wěn) 導向準確可靠對后側導柱的導向方式可從左右和前后兩個方向 進行送料 由標 GB T2851 20 中取模架 GB 2851 2008 200mm 200mm 200 240mm 從而確定以下材料和尺寸 模架上模座 200 200 45 HT200 GB T2855 1 2008 mm 下模座 200 200 50 HT200 GB T2855 2 2008 閉合高度為 200 240 模柄選取壓入式模柄 B40 73 GB2862 3 81 Q235A 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 26 2 6 5 2 凸凹模固定板 凸凹模固定板外形尺寸和落料凹模一樣 196mm 厚度 30 mm 材料 45 鋼 A3 2 圖 10 凸凹固定板 2 6 5 3 拉深凸模固定板的設計 拉深凸模固定板與拉深凹模外形尺寸一樣 196mm 厚度 20mm 材料 45 鋼 結構圖如下圖所示 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 27 A A1 63 2 圖 11 拉深凸模固定板 2 6 5 4 墊板的設計 墊板的作用是直接承受和擴散拉深凸模傳遞的壓力 以降低模座所受的單位壓力 防止模座被壓出凹坑 影響拉深凸模的正常工作 墊板外形尺寸與拉深凸模固定板相 同 196mm 其厚度取 10mm 材料為 45 鋼 結構如下圖所示 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 28 A 圖 12 墊板 2 6 6 導向零件的設計與標準化 導柱 A28h5 150 mm 材料 T10A 熱處理硬度為 滲碳 50 62HRC GB T2861 1 2008 導套 B28H6 90 42 mm 材料 T10A 熱處理硬度為 滲碳 57 60HRC GB T2861 6 2008 導柱與導套結構由標準中選取 尺寸由模架中參數決定 導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時 導柱上端面與上模座頂面的距離不小 于 10 15mm 而下模座底面與導柱底面的距離應為 0 5 1mm 導柱與導套之間的配合 為 H7 r6 導套的外徑與上模座之間的配合為 H7 r6 導柱的下部與下模座之間的配合為 H7 r5 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 29 2 6 7 緊固件的設計與標準化 上模螺釘 螺釘起聯(lián)接緊固作用 上模上 4 個 45 鋼 國標 GB T70 1 2000 尺寸 為 M12X60 下模螺釘 4 個 45 鋼 國標 GB T70 1 2000 尺寸為 M12X65 銷釘 銷釘起定位作用 同時也承受一定的偏移力 上模 2 個 45 鋼 尺寸為 10X85 下模 2 個 45 鋼 尺寸為 10X65 國標 GB T70 1 2000 2 7 壓力機的初選及校核 2 7 1 壓力機的選擇 由以上的設計 計算 確定壓力機的規(guī)格尺寸如下 查表選取國產 250 開式可傾壓力機 J23 25KN 其最大裝模高度為 270 m 最小裝模高度為 130 模柄孔尺寸為直徑 40 深度為 60 工作臺尺寸左右為 450 前后 300 m 工作臺孔尺寸 左右 220 前后 110 m 立柱間距離 220 床身最大可傾斜角 350 2 7 2 裝模高度的校核 為了保證模具和壓力機相適應 沖模的閉合高度 H 應介于壓力機的最大裝模度 和最小裝模高度 之間 其關系式為 maxHminH 5 1 m5101axin 式中 沖模的閉模高度 最大閉模高度 maxH 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 30 最小閉模高度 minH 墊板高度 1 最大裝模高度 max 最小裝模高度 in1H 則 1403mi m 25251ax 入下 模 座凸 凹 模凸 模墊 板上 模 座下 模 座 H tHH 50 45 10 40 57 52 1 17 198 m 式中 H 凸凹模 凸凹模的高度 H 凸凹模 52mm H 凹模 凹模的厚度 H 凹模 40mm H 入 凸凹模進入落料凹模的深度 H 入 17mm H 下模座 下模座的高度 H 凸凹模 50mm H 上模座 上模座的厚度 H 上模座 40mm H 墊板 墊板的厚度 H 墊板 10mm t 1mm 有此可知 則所選則的壓力機符合要求 maxmin 2 8 凹模強度的校核 凹模的強度校核公式為 P Fmin 壓 式中 P 落料沖裁力 N Fmin 凹模最小斷面面積 2m 凹模材料的許用壓應力 單位 MPa 此處材料選用 CrWMN 查表壓 可得 1000 1600 MPa 取 1200 MPa 壓 壓 由前可知凹模的沖裁力 P 110 826 kN 110826 N Fmin 6429 3 mm2 4 2孔 凸D 由此可得 P Fmin 110826 6429 3 17 238 MPa 所以符合要求壓 2 9 模具總裝圖和工作原理 2 9 1 模具總裝圖 由以上設計過程 可得到如下圖的模具總裝圖 為實現(xiàn)先落料 后拉深 應保證 模具裝配后 拉深凸模的端面比落料凹模端面低 3mm 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 31 2 9 2 工作原理 模具的工作過程 將條料沿著彈性卸料板上的固定導料銷從右向左送進 在固定 擋料銷的作用下定位 壓力機滑塊帶著上摸下行 落料凹模下表面先接觸條料 并與 壓邊圈一起壓住條料 先落料 后拉深 當拉深結束后 上摸回程 落料后的條料由 彈性卸料板從凸凹模上卸下 拉深成形的工件由下模的頂件塊在彈性頂件器的作用下 將工件從凸凹模中彈性頂出 然后用手將工件取走后 將條料往前送進一個步距 進 行下一下工件的生產 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 32 圖 13 模具裝配圖 1 下模座 2 12 13 15 螺釘 3 7 銷釘 4 凸凹模固定板 5 凸凹模 6 固定擋 料銷 8 落料凹模 9 拉深凸模固定板 10 墊板 11 上模座 14 模柄 16 21 彈簧 17 導套 18 拉深凸模 19 壓邊圈 20 卸料板 22 頂件塊 23 導柱 24 卸料螺釘 25 頂桿 26 雙頭螺栓 27 托板 28 橡膠 29 墊片 30 螺母 3 總結 這次的畢業(yè)設計是大學三年中的最后一個環(huán)節(jié) 是對三年的學習生活中所學的知 識一個匯總和概括 使我們每個人都能總合運用所學的知識進行設計 本設計涉及的 課程很多 涉及到機械制圖 沖壓工藝及模具設計 模具制造技術 金屬材料與熱處 理 成型設備 CAD 繪圖等相關課程的知識 而這兩次課程設計則是和這次畢業(yè)設計設 計最接近 最有相似之處的 它們?yōu)槲业漠厴I(yè)設計的順利進行起到了很好的鋪墊作用 此次課程設計也是我們從大學畢業(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 繪圖直到完成設計 其間 查找資料 老師指導 與同學交流 反復修 改圖紙 每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實 就我個人而言 通過這次畢 業(yè)設計 使我學習到了許多知識 比如學會了查找相關資料相關標準 分析數據 提 高了自己的繪圖能力 懂得了許多經驗公式的獲得是前人不懈努力的結果 對模具的 設計與制造有了極為深刻的認識 是一次由理論向實踐的飛躍 讓我感慨頗深 主要 體會有以下幾點 1 扎實的基礎課 專業(yè)課是模具設計的基礎 由于以前所學的課程難免有些理解不深 遺忘等 而本次設計又或多或少的用到 了這些知識 從而迫使我再次回顧以前的課程 并加深了對這些課程的理解 如機械 制圖中的各種線型的特點應用 材料力學中的應力校核 熱處理中各種材料與熱處理 性能 公差配合與測量技術中公差的正確選用 模具的加工與制造技術 塑料模具的 設計與制造步驟 模具材料的正確選用等 2 理論與實踐相結合的重要性 以前的學習中 基本上是純理論的學習 雖然有金工實習 畢業(yè)實習等實踐的體 味 但卻停留在表面上 沒有進行過真正的設計 從而使理論與實踐嚴重脫節(jié) 在作 設計的過程中 我才真正感覺到眼高手低的含義 同時也 窺一斑而知全豹 自己的 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 33 學習中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺 但是在老師們的幫助下以及自己的努力下 我終 于克服了重重困難 使設計得以順利的進行 通過向老師們請教 我了解到設計要面 向企業(yè) 面向市場的原則 畢業(yè)設計正是對實踐能力的一次強有力的訓練 是我們獨 立工作的前湊 將對我們以后的工作產生深遠的影響 3 對模具設計中的安全性 經濟性加深了認識 在設計工作中 要不斷對安全性進行分析 從操作者的角度進行設計 在設計中 需要考慮到模具的成本問題 經濟效益是工業(yè)生產的前提 成本高低直接決定了產品 的競爭力 故在設計中盡可能的選用標準件 4 設計態(tài)度直接決定著設計質量 畢業(yè)設計一般時間都足夠 但足夠的時間不一定都能設計出優(yōu)秀的模具 這就除 了能力水平的問題外 極為重要的一點便是態(tài)度問題 作為學生必須要態(tài)度謙虛 工 作認真 勤學好問 實事求是 才能正確對待設計 才有可能取得設計 即將畢業(yè)的我 在以后的工作中難免會遇到一些問題或麻煩 如機器損壞或零件 老化等一系列問題時 這時就要靠自己以前所學的知識和積累的經驗去解決它 隨著 科學技術的高度發(fā)達 一些質量優(yōu) 性能好 效率高 能耗低 價格低廉的產品將開 發(fā)出來并淘汰那些老的生產技術或設備 因此 我們應該樹立良好的設計思想 重視 對自己進行機械設計能力的培養(yǎng) 增加設計方面的知識而努力 綜合運用好這些課程 加之我們平時的知識積累和老師的極大的幫助和指導 為 這次畢業(yè)設計提供了非常有利的保障 因水平有限 設計中必然有許多不足之處 還望老師批評指正 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 34 致謝 三年的學習生活一眨眼就過了 在外求學經歷的坎坷使我慢慢成熟 對三年以來 幫助的人們我滿懷感激 時刻沒有忘記 所經歷的一切將讓我倍加珍惜未來的生活 首先 感謝我們的指導老師 丁老師在百忙之中仔細審閱了本文的全部內容并對我 的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議與幫助 感謝他為我們指點迷律 出謀劃策 再次向丁海老師致以誠摯的謝意 感謝母校 河南機電高等?？茖W校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供 的良好學習及實踐環(huán)境 使我學到了許多新的知識 掌握了一定的操作技能 感謝和我在一起進行課題研究的同窗 同宿舍的同學們 和她們在一起討論 研 究使我受益非淺 最后 我非常慶幸在三年的學習 生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學 并感激師友的教誨和幫助 端蓋沖壓成形工藝與模具設計 35 參考文獻 1 魏春雷 朱三武 章南主編 模具專業(yè)畢業(yè)設計手冊 天津 大學出版社 2010 2 原紅玲主編 沖壓工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 3 翟德梅 段維峰主編 模具制造技術 M 北京 化學工業(yè)出版社 2005 4 馬宵 任泰安主編 互換性與技術測量 M 南京 大學出版社 2005 5 寇世瑤主編 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2007 6 廖偉主編 沖模設計技法及典型實例分析 M 北京 化工出版社 2012 7 王文斌主編 沖機械設計手冊 第二卷 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 8 劉建 張寶忠主編 沖壓模具設計與制造 北京 高等教育出版社 2004 9 劉朝福主編 沖壓模模具設計師速查手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2010