2552 墊片的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

2552 墊片的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì),墊片,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 1 -1 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬(wàn)美元，有的高達(dá) 25～30 萬(wàn)美河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 2 -元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來(lái)越高； 河南機(jī)電高等專科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 3 -8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。1.3 墊片模具設(shè)計(jì)與制造方面1.3.1 墊片模具設(shè)計(jì)的思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見(jiàn)的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來(lái)的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在 IT12 級(jí)以下，不宜高于 IT10 級(jí)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 4 -只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。墊片是典型的沖壓件，該模具工作過(guò)程就是很簡(jiǎn)單的落料、沖孔，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖壓件所需要的模具類型。因此，綜合考慮各種因素后采用復(fù)合模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 20 天；2.確定加工方案，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4.模具的調(diào)試．所用時(shí)間 5 天．在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。設(shè)計(jì)者：周海寧2 墊片沖壓工藝的分析2.1 墊片件工藝分析零件名稱：墊片河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 5 -生產(chǎn)批量：大批量 材 料： Q235厚 度： 1.2mm工件圖： 見(jiàn)圖 1圖 1 制件圖該零件由 Q235 號(hào)鋼組成，具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工。多處用圓角過(guò)度，以便于模具加工，減少熱處理開(kāi)裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損，尺寸精度要求一般。該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11～I(xiàn)T14，孔中心與與邊緣距離尺寸公差為 ±0.5mm。將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。河南機(jī)電高等專科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 6 -3 工藝方案的確定該零件所需的沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬定出以下三種工藝方案；方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即落料——沖孔。方案二：沖孔、落料復(fù)合模。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 7 -方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)模。采用方案一，生產(chǎn)效率低，工件累計(jì)失誤大，操作不方面，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。該零件 φ10mm 和兩個(gè) 30×10mm 的孔與外緣之間的最小距離為 15mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm） ，可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高，但零件沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模為佳。4 必要的工藝計(jì)算4.1 排樣設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有 T 形的特點(diǎn)，直排列時(shí)材料的利用率較低，采用直對(duì)排（見(jiàn)圖 2）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 8 -圖 2 排樣圖查表 2.9 取得搭邊直為：工件間 a 為 1.8mm，側(cè)面 a 為 2.0mm。計(jì)算條料寬度：B=(75+2×2+1.8+40)mm=120.8mm步距：S=（100+1.8）mm=101.8mm材料利用率的計(jì)算：計(jì)算沖壓件毛坯的面積：A=(100×40＋30×20＋0.5π×152)mm=4953.25mm2一個(gè)步距的材料利用率：η=nA／BS×100%=2×4953.25／120.8×101.8×100%=80.55%4.2 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 9 -查表 2.4 得間隙值 Zmin=0.126mm,Zmax=0.180mm4.2.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸、凹模。由于該零件沒(méi)有公差要求，故按公差等級(jí)為 IT14 計(jì)算。δ 凹 =0.6（Zmax－Zmin）=0.6(0.180－0.126)mm=0.0324mmδ 凸 =0.4(Zmax－Zmin)=0.4(0.180 －0.126)mm=0.0216mm校核：︳δ 凹 ︳+︳δ 凸 ︳≤Zmax－Zmin0.0324+0.0216≤0.180－0.126 0.054mm≤0.054mm (滿足間隙公差)工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：10 0+0.36mm 沖圓孔時(shí)查表 2.6 得磨損系數(shù) X=0.5A 凸 =(Amin+X△) 0-S 凹 mm=（10+0.5 ×0.36） 0-0.0216mm=10.180-0.0216mmA 凹 =（A 凸 ＋Zmin） 0+δ 凹 mm=(10.18+0.126)0+0.0324mm=10.3060+0.0324mm工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：10 0+0.36mm 、30 0+0.52mm沖方孔時(shí)查表 2.6 得磨損系數(shù) X1=0.75，X2=0.5B 凸 =(Bmin+X△) 0-S 凹 mm=（ 30+0.75×0.36） 0-0.0216mm=10.180-0.0216mmB 凹 =（ B 凸 ＋ Zmin） 0+δ 凹 mm=(30.27+0.126)0+0.0324mm=10.3060+0.0324mmC 凸 =(Cmin+X△) 0-S 凹 mm=（10+0.5 ×0.52） 0-0.0216mm=10.260-0.0216mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 10 -C 凹 =（C 凸 ＋Zmin） 0+δ 凹 mm=(10.26+0.126)0+0.0324mm=10.3860+0.0324mm4.2.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對(duì)模具加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，當(dāng)凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于 A 類尺寸。工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：100 0-0.87mm、40 0-0.62mm、30 0-0.52mm、75 0-0.74mm查表 2.6 得磨損系數(shù) X=0.5按刃口尺寸計(jì)算公式 D 凹 =（D-XΔ） 0+S／4 凹D 凹 =（D-XΔ） 0+S／4 凹 =（100-0.5×0.87） 0+0.87／4 =99.5650+0.22mmD 凹 =（D-XΔ） 0+S／4 凹 =（40-0.5×0.62） 0+0.62／4 =39.690+0.155mmD 凹 =（D-XΔ） 0+S／4 凹 =（75-0.5×0.74） 0+0.74／4 =74.630+0.185mmD 凹 =（D-XΔ） 0+S／4 凹 =（30-0.5×0.52） 0+0.52／4 =29.740+0.13mm落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別為99.565mm、39.69mm、74.63mm、29.74mm,不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)要求中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.126mm(落料凹模刃口部分尺寸見(jiàn)圖 3） 。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 11 -9.56+0.2 39.6+0.1574+0.18529.74+0.13圖 3 落料凹模刃口部分尺寸4.3 沖壓力的計(jì)算4.3.1 落料力的計(jì)算按式： F 落 =1.3LtτF 落 ------落料力（N）L ------工件外輪廓周長(zhǎng)t-------材料的厚度 t=1.2 mmτ-----材料的抗剪強(qiáng)度 由書(shū)本附錄查得τ=310 Mpa落料力則為：F 落 =1.3×337.1×1.2×310KN=182.034 KN4.3.2 沖孔力的計(jì)算按照式： F 沖 =1.3Ltτ河南機(jī)電高等專科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 12 -L------ 工件孔的周長(zhǎng)則沖孔力為:F 沖圓 =1.3×31.47×1.2×310=16.956 KNF 沖方 =1.3×160×1.2×310=86.4 KN4.3.3 推件力計(jì)算 按照式：F 推 =nK 推 F 沖 K 推 -----推件力因數(shù) 其值由表 2.21 查得K 推 =0.05n-----卡在凹模內(nèi)的工件數(shù) n=5則推件力為：F 推 =5×0.05×（86.4+16.956）KN=25.839KN4.3.4 卸料力的計(jì)算 按照式： F 卸 =K 卸 F 落 K 卸 ----卸料力因數(shù) 其值由表查得 K 卸 =0.04K 卸 =0.04×128.034KN=7.28 KN故總沖壓力為：F 總 =F 落 +F 孔 +F 推 +F 卸=182.034+（86.4+16.956）+25.839+7.28=318.509KN為了保證壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的噸位大 30%左右，即：F 總’ =1.3 F 總 =1.3×318.509KN=414.06KN河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 13 -4.4 壓力中心的計(jì)算用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)。按比例畫(huà)出工件尺寸，選用坐標(biāo)系 XOY，如圖4。 L123L45678圖 4 壓力中心因工件左右對(duì)稱，即 Xc=0，故只需計(jì)算 Yc。將工件沖裁周邊分成L1、L 2、L 3、L 4、L 5、L 6、L 7、L 8 基本線段，求出各段長(zhǎng)度的重心位置：L1=100mm Y1=0mm L2=80mm Y2=20mmL3=70mm Y3=40mmL4=40mm Y4=50mmL5=47.1mm Y5=69.55mmL6=31.4mm Y6=60mmL7=80mm Y7=15mmL8=80mm Y8=15mm河南機(jī)電高等專科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 14 -Yc=L1Y1+L2Y2+……+L7Y7+L8Y8／L 1+L2+……+L7+L8=26.4144.5 沖壓設(shè)備的選擇選擇型號(hào)為 JB23——100 的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：1000KN滑塊行程：130mm最大閉合高度：480mm最大裝模高度：380mm工作臺(tái)尺寸（前后×左右）:710mm×1080mm墊板尺寸（厚度×孔徑）：100mm×250mm模柄孔尺寸：φ60mm×75mm最大傾斜角度：30°河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 15 -5 模具總體設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥粗?，應(yīng)該在凹?？自O(shè)置推件塊；卡于凸凹模上的廢料可由鞋料版推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開(kāi)設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模于鞋料版一起配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料作用，應(yīng)選用彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從右往左送料。因該制件采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 16 -6 主要工作部分尺寸計(jì)算6.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 落料凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口，并查表2.21，取得刃口 h=6mm。該凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用整體式。查表 2.22，得 k=0.22即 凹模高度 H=KS=0.22×75=16.5mm凹模壁厚 S=1.5H=1.5×16.5=24.75mm凹模外形尺寸的確定：凹模外形長(zhǎng)度 L=（75+2×24.75）mm=124.5mm凹模外形寬度 B=(100+2×24.75)mm=149.5mm凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取 180mm×180mm×20mm6.1.2 沖孔凸模設(shè)計(jì)沖孔 φ10mm 的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸贈(zèng)大的多級(jí)形式，且它的外形尺寸較大，所以選用 B 形圓凸模凸模國(guó)定板厚度取28mm，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來(lái)確定。L=h 凸模固定板 +h 落料凹模 =(28+16.5)mm=44.5mm(取 50mm)由于凸模直徑較大，且長(zhǎng)度較短，剛度和強(qiáng)度足夠，所以無(wú)需對(duì)其進(jìn)行校核。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模 1mm。沖孔 30mm×10mm 的凸模，由于方凸模的外形尺寸較大，且長(zhǎng)度較短，剛度和強(qiáng)度足夠，無(wú)需對(duì)其進(jìn)行校核。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模 1mm。小凸模的外形尺寸及公差要求如圖 5 所示。大凸模的外形尺寸及公差要求如圖 6 所示。河南機(jī)電高等專科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 17 -圖 5 小凸模 圖 6 大凸模6.1.3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本模具為復(fù)合沖裁模具，除了沖孔凸模和落料凹模外，還右一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖應(yīng)如圖 7 所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 18 -29.74?10.36 59.631083.965+0.2+0324+0185+013+24 +.0324圖 7 凸凹模的結(jié)構(gòu)校核凸凹模的強(qiáng)度：查表 2.23 得凸凹模的最小壁厚為 3.2mm，而實(shí)際最小壁厚為20.21mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模配制，并保證雙面間隙為0.126mm～0.180mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸的公差，應(yīng)比此零件所標(biāo)注的精度高 3～4 級(jí)。6.2 卸料彈簧的設(shè)計(jì)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選 6 根彈簧，沒(méi)根彈簧的預(yù)壓力為F0≥F 卸 ／n=7280／6=1214N根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選序號(hào)為 53～57 的彈簧，其最大工作負(fù)荷F1=1800N＞1214N。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 19 -試選 53～57 號(hào)中的 58 號(hào)彈簧，效驗(yàn)彈簧最大許可壓縮量 Lmax＞彈簧的實(shí)際總量 L總 。58 號(hào)彈簧的具體參數(shù)是：彈簧外徑 30mm,材料直徑 6mm,自由高度 H0=120mm，節(jié)距t=12.5mm, F1=1780N,極限載荷時(shí)彈簧高度 H1=85.4mm。彈簧最大許可壓縮量 Lmax=(120－85.4)mm=34.6mm彈簧與壓縮量 L= F 0×Lmax／F 1=1214×34.6／1780=21.55mm校核：卸料板工作行程 t+ h 1+h2=(1.2+1+0.5)=2.7mm凸模刃磨量和調(diào)節(jié)量 h 3=6mm彈簧實(shí)際總壓縮量 L 總 =L+h1+h2+h3=（21.55+2.7+6）=30.25mm由于 34.6＞30.25，即 Lmax＞L 總 ,所以所選彈簧合適。裝配高度：H 2=H0－L=(120-21.55)mm=98.45mm彈簧的窩座深度:h=H 0-Lmax+h 卸料板 +t+1-h 凸凹模 -h 修模=（120-34.6+16+1.2+1-80-6）mm=24.4mm彈簧的外露高度： H 3=H2－h(huán)- H 卸料板窩深=（98.45-24.4-7）mm=67.05mm6.3 模架的設(shè)計(jì)模架個(gè)零件標(biāo)記如下：上模座：250mm×360mm×50mm下模座：250mm×360mm×50mm導(dǎo) 柱：B35h5×180mm×40mm導(dǎo) 套：B35H6×110×46模 柄：φ60mm×115mm墊板厚度：180mm×180mm×12mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 20 -卸料板厚度：250mm×180mm×16mm凸模固定板厚度：180mm×180mm×28mm模具閉合高度：H 閉 =h 上模座 +h 墊板 +h 凸模固定板 +h 落料凹模 +t+h 卸料板 +h 彈簧外露 +h 下模座=(50+12+28+20+1.2+16+67.05+50)mm=244.25mm≈250mm河南機(jī)電高等專科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 21 -7 模具的總裝圖7.1 沖裁模的總裝圖圖 8 模具總裝圖由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，其工作過(guò)程是：上模部分通過(guò)模柄安裝在壓力河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 22 -機(jī)滑塊上,下模部分通過(guò)螺栓壓板安裝在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。導(dǎo)料銷和擋料銷固定在凸凹模上,條料沿導(dǎo)料銷送進(jìn),由擋料銷控制其送進(jìn)步距。壓力機(jī)行程一次沖壓一次；沖裁完畢,壓力機(jī)滑塊回程,帶動(dòng)上模部分上行,卡在凹模內(nèi)的制件由推件塊推出；卡在凸凹模內(nèi)從下模座的孔洞中落下；卡在凸凹模外的料由卸料板卸下，完成一次沖壓。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 23 -結(jié)束語(yǔ)墊片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過(guò)程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過(guò)的知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí)，對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。墊片沖孔落料拉深模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 24 -知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 25 -致 謝首先感謝本人的導(dǎo)師杜偉老師，他幫我仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。杜偉老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！參 考 文 獻(xiàn)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 26 -[1] 中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)、李春勝、黃德彬主編.金屬材料手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11[2] 肖祥芷、王孝培主編.中國(guó)模具工程大典第 4 卷.北京：電子工業(yè)出版社，2007.3[3] 機(jī)械工業(yè)部編.機(jī)械產(chǎn)品目錄（1996）第 5 卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996[4] 王孝培主編.實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3[5] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典（第 3 卷）.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.1[6] 任嘉卉主編.公差與配合手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.4[7] 王建中、李洪主編.公差與制圖技術(shù)手冊(cè).沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.1[8] 郭成、儲(chǔ)家佑主編.現(xiàn)代沖壓技術(shù)手冊(cè).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.10[9] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社、全國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編.中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編：沖壓模具卷（下）.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.12[10] 許發(fā)越主編.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.10[11] 林慧國(guó)等主編.模具材料應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7[12] 陳錫東、周小玉主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.7