墊片沖壓模具設計【跑道形-中心孔直徑20】【沖壓模具設計稿】

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滁州職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 課 題： 墊片的沖壓模具設計 專 業(yè) 學生姓名 班 組 學 號 指導教師 完成日期 摘要 摘要 關于學校這次的畢業(yè)設計，我設計了墊片的沖孔落料復合模一套經過畢業(yè)設計的整個課題精心制作，對我所學的模具設計與制造所有知識得到了一個全面的復習，經過查詢我們的教材還有我們學校圖書館里的和我這次畢業(yè)設計課題有關的書本，根據模具設計的相關流程進行一步一步的不折不扣制作，把我這次畢業(yè)設計的整個設計過程給很清楚的寫在這份說明書上了。 在這次設計墊片同樣先進行了工藝的分析，工藝的計算，確定壓力機型號，再將各主要零部件的設計表達出來。 這次畢業(yè)設計墊片設計說明書的第一個部分是對我這次畢業(yè)設計課題的第一套模具，墊片坯料的沖孔落料復合模的工藝的分析，工藝的計算，主要零部件的設計。這次墊片設計說明書的工藝計算，主要墊片的設計。這都為選擇沖壓設備提供重要依據。也為本次模具設計的AutoCAD裝配圖，以及AutoCAD主要墊片圖繪制提供了依據。 關鍵詞：沖壓模、墊片, 壓力機、 凸模、 凹模 、凸凹模 Ⅰ - 14 - 目錄 摘要··················································································································Ⅰ Abstract···········································································································Ⅱ 第一張 概述····································································································4 1.1 畢業(yè)設計的目的·························································································4 1.2 畢業(yè)設計的要求·························································································4 1.3 畢業(yè)設計的注意事項··················································································4 第二章 墊片坯料工藝設計·············································································5 2.1分析墊片坯料的工藝性···············································································5 2.1.1墊片坯料工藝分析··················································································5 2.1.2確定墊片坯料沖壓工藝方案·····································································5 2.2 墊片坯料的工藝計算···············································································6 第三章 墊片坯料沖孔落料復合模模具零部件設計··········································7 3.1墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模的設計··········································7 3.2墊片坯料沖孔落料復合模落料凹模設計·························································8 3.3墊片坯料沖孔落料復合模凸凹模設計····························································8 3.4 墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板設計···················································9 3.5墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模固定板設計···············································10 3.20 墊片坯料沖孔落料復合模，推件塊設計····················································11 3.7墊片坯料沖孔落料復合模，墊板設計··························································12 第四章 墊片坯料沖孔落料復合模具結構設計··············································14 4.1 墊片坯料沖孔落料復合模模架的選擇·························································14 4.2 墊片坯料沖孔落料復合模壓力中心計算······················································14 4.3墊片坯料沖孔落料復合模模具裝配圖和繪制·················································16 總結··················································································································20 致謝··················································································································21 參考文獻·········································································································22 第一章 概述 1.1畢業(yè)設計的目的 1、在這次畢業(yè)設計中通過對畢業(yè)設計的課題制作，對我們在學校老師所教的專業(yè)知識和我們自己所自學的專業(yè)知識進行一個鞏固。 2、在這次畢業(yè)設計中培養(yǎng)我們模具專業(yè)的學生在遇到問題時的分析能力和解決問題能力，還有能獨立的完成對于模具設計的流程的熟練制作。 3、在這次畢業(yè)設計中對我們模具設計與制造專業(yè)的學生工作作風以及責任心還有安全意識得到較大跨度的一個提升。 1.2 畢業(yè)設計的要求 1、畢業(yè)設計的圖紙圖幅量：一共要最少3張零號的圖幅工作量（其中最少要有1張零號裝配圖，剩下的不做要求）。 2、圖紙：最后答辯前上交的圖紙必須用AutoCAD繪制，畫圖時要更具繪圖標準去畫，最后要交1份AutoCAD圖紙和1份1：1打印出來的圖紙。 3、畢業(yè)設計說明書的字數(shù)要求：不少于20000字。 4、查看和畢業(yè)設計課題有關的各種資料，為順利的完成畢業(yè)設計以及能順利畢業(yè)做好充分的準備工作。 5、要求計算準確、結構設計合理、圖面整潔，圖樣及標注符合國家標準。 20、要求編制的工藝規(guī)程符合生產實際。 7、設計計算說明書要求文字通順，書寫工整。 1.3畢業(yè)設計的的注意事項 1、相關安全的事宜：在進行畢業(yè)設計的樣品加工時一定要遵守各類加工機械的操作規(guī)范，確保人生安全，器械安全。 2、服從命令聽指揮:在進行任何加工都前都要聽從老師的安排，認真負責，精心制作，保質保量完成模具加工任務。 3、畢業(yè)設計的所有內容必須自己獨立完成，可以請教同學或老師，但嚴禁抄襲，做，在模具加工時同樣要獨立完成。 第二章 墊片工藝設計 2.1 分析墊片坯料的沖壓工藝性 墊片坯料如圖2-1墊片坯料 圖2-1墊片坯料 2.1.1墊片坯料工藝分析 由圖2-1可見,墊片坯料的形狀比較簡單，結構成對稱分布，墊片尺寸通過一般的沖壓能滿足墊片坯料的尺寸精度要求。尺寸的公差為自由公差，孔Φ20mm的孔邊距離外輪廓的距離遠遠大于凸、凹模所允許的最小壁厚，沒有凸、凹模強度的困擾，所以可以采用沖壓工序完成墊片的生產。 2.1.2確定墊片坯料沖壓工藝方案 1、方案的種類 墊片坯料需要沖孔落料2個基本的工序，我們用以下3種加工的工藝方案來進行加工： 方案一：先把坯料沖下來，然后再利用另外的一套沖孔的模具進行孔的加工，用單個工序的模具來對墊片坯料的制作。 方案二：采用沖孔落料，級進沖壓，采用級進模具來完成墊片坯料的生產加工任務。 方案三：采用落料和沖孔同時進行的復合模具完成墊片坯料的生產任務。 2、方案的比較 每種加工方案的特點以及方案比較如下。 方案一：所需要的模具的結構不怎么復雜，在加工模具時比較容易，但要2個工序才能將加工中心坯料加工出來，用兩個模具整個生產，這樣生產的成本有點高，并且加工時的效率很低，最為重要的是這個方案加工不能保證墊片坯料的尺寸精度。這個方案我們不要。 方案二：雖然用級進模他的加工效率是比較高的。但是級進模具外形很大，制造模具時麻煩，這樣他的成本代價太高，本身這種模具就不適合加工這種形狀很小，結構還很簡單的墊片，因而這種案我們也不要。 方案三：這個就要一個模具就行了，而且墊片坯料的墊片精度還有生產的速度要求都能夠達到要求，關鍵成本也不太高。 3、方案的最終確定 綜上所訴，墊片坯料沖壓模具采用沖孔落料復合模具進行產品的加工。 2.1.2確定墊片坯料沖孔落料復合模結構形式的確定 有正裝復合模具還有倒裝復合模具2種復合模。考慮到成型后拿料問題。最終確定我們用倒裝式復合模具進行墊片的沖壓加工。 2.2 工藝計算 2.2.1墊片坯料墊片的排樣設計如圖2-2排樣 圖2-2排樣 1、搭邊值的確定[1]冷沖壓工藝及模具設計》表2.10得出工件的搭邊對于本次的設計，我們a1選取2mm，工件側面a=2.5mm 2、條料步距的確定 步距值：40mm+2mm=42mm 寬度80mm+2.5mm+2.5mm=85mm。 根據三維軟件進行測量得出，面積為1285.84平方毫米，周長222.83mm 3、材料的利用率計算 η=S工/S總=1285.84/42mm×85×100％=70.4％ 2.2.2凸模和凹模的工作部分尺寸 墊片圖上所注公差經查標準公差表1.2為IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。 表1.2部分標準公差值（GB/T1800.3—1998） 公差等級 IT20 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 基本尺寸 /μm /mm ＞3～20 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48 ＞20～10 9 15 22 320 58 90 0.15 0.22 0.320 0.58 ＞10～18 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.70 ＞18～30 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 ＞30～50 120 25 39 202 100 1200 0.25 0.39 0.202 1.00 ＞50～80 19 30 420 74 120 190 0.30 0.420 0.74 1.20 ＞80～120 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 根據表1.2分析：該墊片沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差： 墊片外形： 40mm 墊片內形： 20mm 1、 確定凸、凹模的間隙以及制造公差。[2]冷沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例》表2-7可得凸、凹模的間隙最小值Zmin=0.100mm，凹模間隙最大值Zmax=0.140mm 沖孔凸、凹模計算 設沖孔尺寸為根據以上原則，沖孔時以凸模設計為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式為： 凸模 dp=(d＋x△)0- δp 凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd 式中dd——沖孔凹?；境叽?mm)； dp——沖孔凸?；境叽?mm)； d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)； Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)； △——沖孔件孔徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關，可查表9.1取值：當工件精度IT10以上，取x=1；當工件精度IT11～IT13，取x=0.75；當工件精度IT14，則取x=0.5。 表9.1磨損系數(shù)X 料厚t(mm) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 1～2 2～4 ＞4 ＜0.120 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 0.17～0.35 0.21～0.41 0.25～0.49 0.31～0.59 ≥0.320 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.200 ＜0.120 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.120 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 根據圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.75 設凸、凹模分別按IT20和IT7級加工制造，所以 凸模： dp =(d+X△) 0- δp =(20+0.75×0.21) =20.120 凹模： dd=( dp +Zmin) =(20.120+0.10) =20.220 二、落料凸、凹模計算 凹模： Dd=(D－X△) 凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin) 式中Dd——落料凹模基本尺寸(mm)； Dp——落料凸模基本尺寸(mm)； D——落料件最大極限尺寸(mm)； r——落料件外徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關。表9.1取X=0.5。 由公差表（1.2）查得：設凸、凹模分別按IT20和IT7級加工。 所以凹模 40:Dd2=(D2-X) =(40-0.5×0.62)0+0.025 =39.690+0.025mm 凸模 40:Dp2=(Dd2- Zmin) =(39.69-0.10) =39.59 mm 式中，由已知條件墊片為非圓形，材料的厚度是2mm，以及墊片的公差大于0.42mm，查詢《冷沖壓模具設計》表2-9磨損系數(shù)X[5]得X=0.5，制件精度為IT14級時查詢《沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例》。 2、 墊片坯料沖壓模，沖壓力計算 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計算： Fp=Kp Ltτ =Lt （20.1） 式中τ——材料抗剪強度（MPa）； L——沖裁周邊總長（mm）； t——材料厚度（mm）； 系數(shù)Kp是考慮到沖裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動，取Kp =1.3。 2.1 沖裁力Fp的計算 據圖5.3可得一個墊片內外周邊之和L=222.83mm。 查碳素結構鋼的力學性能表知：鋼板的抗剪強度τ=2120Mpa～304Mpa，取2200Mpa，制件厚度t=2mm，則 根據公式(20.1)： Fp= Kp Ltτ =1.3×2.0×222.83×2200 =753120.54(N) ≈75.32（KN） 2.2卸料力Fq1的計算 Fq1=KxFp （20.2） 式中Kx——卸料力系數(shù)，查表20.1取Kx＝0.05。 根據公式（20.2）： Fq1= KxFp =0.0205×75.32（KN） ≈4.90(KN) 表20.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚t/mm Kx kt Kd 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～20.5 ＞20.5 0.0205～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.0203 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.020 0.05 0.03 2.3頂件力Fq2的計算 Fq2= KdFp （20.3） 式中Kd——頂件力系數(shù)。 查表20.1得Kd＝0.020. 根據公式（20.3）： Fq2= KdFp =0.14×75.32（KN） ≈10.54（KN） 2.4總的沖壓力F的計算 根據模具結構總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2 =75.32+4.90+10.54 =90.720(KN) 選用的壓力機公稱壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則： P≥1.3F=1.3x90.720 (KN)=117.99(KN)。 從滿足加工的工藝要求考慮，可擬選用J23-16查《沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例》表9-9開式雙柱可傾壓力機技術規(guī)格[2] J23-16參數(shù)：公稱壓力/KN ：160 滑塊行程次數(shù)/次?min-1 ：115 最大封閉高度/mm:220 封閉高度調節(jié)量/mm: 60 立柱距離/mm: 220 工作臺尺寸/mm：450×300 墊板尺寸/mm：厚度： 60 模柄尺寸/mm：直徑： 30 深度： 50 第三章 墊片坯料沖孔落料復合模工作部分墊片設計 3.1墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模的設計 墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模材料選擇：為保證模具的壽命以及墊片的精度和材料供應問題我們選擇Cr12MOV。 墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模形式確定： 采用國家規(guī)定形式中的(GB28203.2-81)。 材料選擇：為保證模具的壽命以及墊片的精度和材料供應問題墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模的熱處理： 58—202HRC。 墊片坯料沖孔落料復合模。沖Φ20mm凸模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°）因為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內應力。在材料剛剛經過熱處理后接著進行材料的加超深冷冷處理。這樣可以最大限度的去除材料的內應力。以增加模具的使用壽命。保證產品的尺寸精度穩(wěn)定性。 墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm凸模的固定方式：采用壓入式固定。 墊片坯料沖孔落料復合模，沖20mm凸模具體設計圖紙如：圖3-1沖孔凸模所示。 圖3-1沖孔凸模 3.2墊片坯料沖孔落料復合模落料凹模設計 墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模材料的選擇： 同凸模的材料一樣選擇Cr12MoV。 墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模的熱處理： 200—204HRC。 墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°應為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內應力，在材料剛剛經過熱處理后接著進行材料的加超深冷冷處理，這樣可以最大限度的去除材料的內應力，以增加模具的使用壽命，保證產品的尺寸精度穩(wěn)定性）。 墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模的具體設計圖紙如：圖2-4落料凹模所示。 圖3-2落料凹模 3.3墊片坯料沖孔落料復合模凸凹模設計 - 15 - 總 結 墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模材料的選擇： 和凸模的材料一樣我們用Cr12MoV。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模的熱處理： 58—202HRC。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°應為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內應力，在材料剛剛經過熱處理后接著進行材料的加超深冷冷處理，這樣可以最大限度的去除材料的內應力，以增加模具的使用壽命，保證產品的尺寸精度穩(wěn)定性）。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模設計圖紙如：圖2-5凸凹模所示。 圖3-3凸凹模 3.4 墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板設計 墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板材料選擇：45。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板熱處理要求：45—50HRC。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板設計如：圖2-20凸模固定板所示。 圖3-4凸模固定板 3.5墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模固定板設計 墊片坯料沖孔落料復合模，凸、凹模固定板材料選擇：45。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸、凹模固定板熱處理要求：45—50HRC。 墊片坯料沖孔落料復合模，凸、凹模固定板設計圖紙如：圖2-7凸、凹模固定板所示。 圖3-5凸凹模固定板 3.20 墊片坯料沖孔落料復合模，推件塊設計 墊片坯料沖孔落料復合模，推件塊材料選擇：45。 圖3-20推件塊 墊片坯料沖孔落料復合模，具體設計如：圖2-8推薦號。 3.7墊片坯料沖孔落料復合模，墊板設計 墊片坯料沖孔落料復合模，墊板材料選擇：45。 墊片坯料沖孔落料復合模，墊板具體設計如：圖2-9所示。 圖3-7墊板 第四章 墊片坯料沖孔落料復合模具結構設計 4.1墊片坯料沖孔落料復合模模架的選擇 模架形式的選用后側導動，結合設計的凹模等，先大概的確定一下模架的尺寸，最后再通過查詢資料選取標準模架。 上模座尺寸120mm×80mm×75mm，材料選用，HT250 下模座尺寸120mm×80mm×90mm，材料選用，HT250 4.2 墊片坯料沖孔落料復合模壓力中心計算 由墊片坯料圖就可以看出壓力中心，因為墊片坯料墊片是對稱的，沒有必要進行壓力中心的計算。 4.3墊片坯料沖孔落料復合模模具裝配圖和墊片的繪制 見圖紙 總 結 將近3個多月的畢業(yè)設計已近進入尾聲，請各位老師對我的畢業(yè)設計—墊片做最后的檢查。 在我們目前的生活中絕大部分的用品都是利用模具做出來，無論是精密墊片還是普通精度的墊片，用模具都能高效率的生產出來，并且成本還很低，模具對我們影響的不單單是生活中的方方面面，也包括其它的各個行業(yè)。 我們國家的起步不是太早，所以目前一些比較大型的還有比較精密的大部分都是依靠國外進口，就連好的材料和刀具也是依賴于進口，不過根據目前我們國家的發(fā)展速度，在不久我們就能趕上與世界先進水平的差距，我們就能獨立的做出先進的模具。 所以我們學院安排的這次畢業(yè)設計。對我們學生來說意義非常的大。可以將我們所學的知識進行一個完美的組合。同時還提高了我對于問題的思考能力。對于問題的解決能力。也讓我體會到了只要努力去做，付出了，“面包“總是會有的，只是時間問題。 - 21 - 致謝 致謝 這次我的畢業(yè)設計課題墊片能夠成功個完成，首先要感謝我的畢業(yè)設計指導老師模具教研室的主任，老師不僅借給我?guī)妆娟P于本次墊片畢業(yè)設計非常好的資料，而且還幫我把控整個畢業(yè)設計的方向。 在我遇到瓶頸時也耐心的輔導我，幫助我順利的完成我的墊片課題設計。同時也感謝我們學院教過我的老師，在我AutuCAD工程繪圖時遇到不會時她耐心的教我如何用AutuCAD繪圖，這才使我的設計圖能夠順利的用繪圖軟件畫出來，并在設計說明書中插入部分圖紙，還有教我們模具設計在我的設計出現(xiàn)于實際生產不相符的時候及時的指導我，讓我設計的墊片彎曲模和墊片坯料沖孔落料復合模復合實際生產。 但是由于老師時間比較緊，不可能完全的將所有的問題都找出了，加之我對于模具設計的各方面知識學得還不到位，有很多的東西還沒學好，無法避免的會出現(xiàn)一些不足之處，這點將在以后的工作中會進一步完善。 這次墊片課題的畢業(yè)設計的設計過程中參考了很多書籍還有一些網站，并且我們宿舍的舍友和班級里面的同學都給與我了我很大的幫助，在此表示衷心的感謝。 - 22 - 參考文獻 參考文獻 [1]馮小明，梁熠葆. 冷沖壓工藝及模具設計[M].重慶： 重慶大學出版社，2004.4 [2]胡邵平，林承全. 沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.1 [4]丁松聚. 冷沖模設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.10 [5] 江維健，林玉瓊，許華昌. 冷沖壓模具設計[M].廣州：華南理工大學出版社，2005.7 [5]周斌興. 沖壓模具設計與制造[M].北京：國防工業(yè)出版社，20020.4 [20]中國機械工業(yè)教育協(xié)會組.冷沖模設計及制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003. 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