149 墊片沖壓工藝及模具設(shè)計

149 墊片沖壓工藝及模具設(shè)計,墊片,沖壓,工藝,模具設(shè)計 學(xué)校代碼：10410序 號：050379本 科 畢 業(yè) 論 文題目： 正裝下頂出件落料模 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 王 春 華 學(xué) 號： 20050379 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 年 級： 機制 051 班 指導(dǎo)教師： 段武茂 二 OO 九年 五 月畢業(yè)論文題目1 目 錄一 引 言 ....................................................................................................................................2二 沖裁件的工藝分析 ......................................................................................................................22.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析 ......................................................................................................................2三 沖壓工藝方案的確定 ..................................................................................................................3四 墊片沖模結(jié)構(gòu)的確定 ..................................................................................................................34.2 定位裝置的選擇 ..........................................................................................................................44.3 卸料裝置的選用 ..........................................................................................................................74.4 導(dǎo)向零件的選用 ..........................................................................................................................74.5 模架 .............................................................................................................................................8五 沖壓工藝的計算 ..........................................................................................................................85.3 確定模具的壓力中心 ...............................................................................................................105.4 計算模具刃口尺寸 ...................................................................................................................10六 單工序模的主要零件設(shè)計計算 ................................................................................................126.2 凸模的設(shè)計 ................................................................................................................................126.3 卸料彈簧的設(shè)計計算 ...............................................................................................................13七 墊板的設(shè)計 ................................................................................................................................14八 模座的設(shè)計 ................................................................................................................................15九 沖模的閉合高度的確定 ............................................................................................................17十 沖壓設(shè)備的選擇 ........................................................................................................................17十一 導(dǎo)套和導(dǎo)柱的選擇 ................................................................................................................17十二 模柄的選擇 ............................................................................................................................19十三 其他零件的選用 ....................................................................................................................1913.1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)倪x用 .....................................................................................................1913.2 螺栓的選擇 .............................................................................................................................2113.3 托板的選擇 .............................................................................................................................2113.4 橡膠的選擇 .............................................................................................................................21十四 沖壓模具的安全技術(shù) ............................................................................................................21十五 沖模的安裝 ............................................................................................................................21十六 心得與體會 ............................................................................................................................22參考文獻..........................................................................................................................................23 設(shè)計要求墊片：正裝下頂出件落料模零件名稱：墊片料厚：1mm批量：200 萬件/年零件見圖： 摘 要本次畢業(yè)設(shè)計是完成墊片沖壓工藝及模具設(shè)計.只采用落料工藝。設(shè)計中分析了工件的沖壓工藝性，計算了毛坯排樣，沖壓力，刃口尺寸計算等。進行了模具總體結(jié)構(gòu)，主要零部件的設(shè)計，繪制了模具的裝配圖和零部件圖。關(guān)鍵詞：沖壓工藝 沖壓模具設(shè)計 裝配圖Mold designAbstract:The graduation project is completed gasket stamping process and die design.By blanking only.Parts of the design of the stamping process,calculate the rough layout,chong pressure edge size calculation.Overall structure 0f a mold,the main components ofi the desgin, drawing mold assembly and parts plans .Key words: Press process Press tool desgin Assembly diagramKeywords:Stamping Process Stamping Die Design Assembly Drawing 一 引 言隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，模具對現(xiàn)代化工業(yè)來說是十分重要的，尤其是沖壓技術(shù)的應(yīng)用。在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人民的生活相關(guān)。沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷的發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓，多工位自動沖壓以及液壓成形，超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到一個新高度。新型模具材料的采用和剛結(jié)合金，硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)。由于在國外，特別是工業(yè)發(fā)達國家，起步早，底子厚，其研發(fā)水平高，生產(chǎn)能力強，處于成熟穩(wěn)定狀態(tài)。在我國，雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到 20 世紀(jì) 80 年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近來，我國除了在技術(shù)與設(shè)備的國外引進外，自主研發(fā)與制造能力也在突飛猛進地發(fā)展，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，對沖壓提出了越來越高的要求，因而也促進了沖壓技術(shù)的發(fā)展。沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計和制造上，目前正朝著以下兩個方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速，自動，精密，安全等大批量現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率，高精度，高壽命，自動化方向發(fā)展。另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金模，鋼帶沖模，組合沖模等各種簡易沖模及其制造工藝也得到迅速發(fā)展。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械，輕工，國防，電機電器以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。二 沖裁件的工藝分析2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析由零件圖可知，產(chǎn)品為圓形墊片，產(chǎn)品形狀簡單，對稱。為避免沖裁件上有過長的懸臂和狹槽，其最小寬度要大于料厚 t 的兩倍，即 b>2t,沖裁件上的孔與邊緣的距離 b1,其值也不能過小，一般取 b>=1.5t,經(jīng)分析和計算滿足條件。2.2 產(chǎn)品尺寸精度分析查《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》得零件所達到經(jīng)濟精度為 IT11，用一般精度的模具就可以達到設(shè)計要求。 2.3 產(chǎn)品材料分析 對于沖壓材料一般要求的力學(xué)性能式強度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計式 45 剛，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)剛。其力學(xué)性能是強度，硬度和塑性指標(biāo)適中。經(jīng)退火后，沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外，產(chǎn)品對于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國標(biāo)的板材，其沖出的產(chǎn)品的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。經(jīng)上述分析產(chǎn)品的材料性能符合沖壓加工要求。2.4 產(chǎn)量 200 萬件/年由產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 200 萬件/年?？芍?，產(chǎn)量批量為大量。很適合采用沖壓加工的方法，又因產(chǎn)品為圓形墊片，最好采用簡單工序模。若能加上自動送料裝置，會大大的提高生產(chǎn)率，降低成本。三 沖壓工藝方案的確定完成此工件只需要落料這一道工序。其加工的工藝方案有以下 3 種。（1） 第一種方案：采用單工序模加工成形。導(dǎo)柱式單工序沖裁模的特點：導(dǎo)柱式單工序沖裁模的導(dǎo)向比導(dǎo)板模的精度高，壽命長，使用安裝方便，但輪廓尺寸較大，模具較重，制造工藝復(fù)雜，成本較高，它廣泛用于生產(chǎn)批量大，精度要求較高的沖裁件。（2） 第二種方案：采用級進模加工成形特點：生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機械化，自動化，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度一般。（3） 第三種方案：采用復(fù)合模加工成形特點：生產(chǎn)率高，工件精度高，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，使用壽命低。比較上述幾種方案，選擇第一種方案，即選用單工序模加工成形。四 墊片沖模結(jié)構(gòu)的確定4.1 模具的形式單工序模又可分為：無導(dǎo)向的單工序沖裁模，導(dǎo)板式單工序沖裁模，導(dǎo)柱式單工序沖裁模。（1） 無導(dǎo)向的單工序沖裁模的特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，成本低，但模具本身無導(dǎo)向，需要靠壓力機滑塊進行導(dǎo)向，安裝模具時調(diào)整凸凹模間隙較麻煩且不易均勻。因此沖裁件質(zhì)量較差，模具壽命低，操作不夠安全。一般適用于沖裁件精度要求不高，形狀簡單，批量小的沖裁件。（2） 導(dǎo)板式單工序沖裁模的特點:上模與下模的導(dǎo)向是靠凸模與導(dǎo)板的小間隙配合（H7/h6)。模具的安裝調(diào)整比無導(dǎo)向式模具方便，工件質(zhì)量比較穩(wěn)定，模具壽命較高，操作安全。這種模具的缺點是必須采用行程可調(diào)壓力機。保證使用過程中凸模與導(dǎo)板脫離，以免損害其導(dǎo)向精度。（3） 導(dǎo)柱式單工序沖裁模的特點:導(dǎo)柱式?jīng)_裁模的導(dǎo)向比導(dǎo)板模的可靠，精度高，壽命長，使用安裝方便，但輪廓尺寸較大，模具較重，制造工藝復(fù)雜，成本較高，它廣泛用于生產(chǎn)批量大，精度要求高的沖裁件。經(jīng)分析，比較得采用導(dǎo)柱式單工序沖裁模。4.2 定位裝置的選擇為了保證模具正常工作和沖裁件的合格，必須保證坯料或工件對模具處正確的相對位置，即必須定位。在本設(shè)計中，由于只有落料這道工序，條料的送進由兩個圓柱銷 23 控制其方向，由固定擋料銷 18 控制其進距。1 固定擋料銷選用 A6JB/T7649.10其中od075.6??08.213??dh=3mm,L=8mm材料：45 鋼，熱處理硬度 43~48HRC，技術(shù)條件：按 JB/T7653-1994 規(guī)定。該結(jié)構(gòu)的擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，適用于手工送料的沖模結(jié)構(gòu)。(注：此圖是實際圖形的 10 倍）2 圓柱銷 6 選用“銷 GB/T 119.2 8*20";其中 015.8???d公稱長度 l=20mm, c=1.6mm材料：45 鋼，普通淬火的硬度為 550~650HV30，表面氧化處理。 表面粗糙度：Ra=S 總，查《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》書附錄 C1及負(fù)荷--行程曲線，并經(jīng)過可得到下列數(shù)據(jù)：序號 H0 H1 S1=H0-H1 S 預(yù) S 總=S 預(yù)+S 工作+S 修磨68 60 44.5 15.5 12 2069 80 58.2 21.8 16 2470 120 85.7 34.3 24 3271 160 113.2 46.8 36 4472 200 140.5 59.5 45 53由上述表中數(shù)據(jù)可知，序號為70~72的彈簧均滿足 S1>=S 總，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定使用70號彈簧。該彈簧規(guī)格為：外徑 D=45mm,鋼絲直徑 d=7.0mm,自由高度H0=120mm,裝配高度 H2=H0-S 預(yù)=120-24=96mm七 墊板的設(shè)計墊板的形狀與凸模固定板的形狀一致，取為圓形，墊板的厚度一般采用4~8mm,在沖模中的圓形墊板主要有直徑 D 和厚度 H 兩個參數(shù)。材料選用45剛，淬火硬度為43~48HRC，其他技術(shù)條件按機標(biāo) JB/T7653-94規(guī)定。墊板上，下表面粗糙度為 Ra1.6~0.8um，以保證平行要求。本設(shè)計取 D=125mm,厚度 H=6mm. 八 模座的設(shè)計8.1 模座的材料選用鑄鐵 HT250，技術(shù)條件按 JB/T8070-1995的規(guī)定。8.2 上模座選用250*200*45GB/T2855.5,各數(shù)據(jù)查表得：H=45mm L1=260m A1=130mm A2=235mm S=250mm R=45mm D(H7)=45mm d2=M14-6H t=28mm S2=150mm h=30mm 結(jié)構(gòu)如圖8.3下模座選用250*200*50GB/T2855.6,各數(shù)據(jù)查表得，取 H=50mm L1=260mm A1=130mm A2=235m S=250mm R=45mm t=28m S2=150mm h=40mm 結(jié)構(gòu)如圖 九 沖模的閉合高度的確定mHHHm21950184701645704169????????下 模 座凹 模卸 料 板彈 簧 露 出 高 度 凸 模 固 定 板墊 板上 模 座模彈 簧 露 出 高 度校核模具閉合高度：只需 Hmax-H1-5>=H 模>=Hmin+10-H 成立，模具閉合高度就是合理的 Hmax=265mm, Hmin=195mm代入公式得265-6-5=254 195+10-6=199即254>=219>=199成立。因此模具閉合高度是合理的。十 沖壓設(shè)備的選擇 選用開式雙柱可傾壓力機 J23-40它的參數(shù)如下：公稱壓力：400KN,滑塊行程：100mm,最大閉合高度：330mm,模柄孔尺寸直徑和深度分別為50mm 和70mm,連桿調(diào)節(jié)長度：65mm,最大裝模高度：265mm,滑塊中心線至床身距離：250mm,工作臺尺寸：460mm*700mm十一 導(dǎo)套和導(dǎo)柱的選擇選用 A 型導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，材料為20剛，熱處理要求：滲碳深度 0.8~1.2mm,硬度為58~62HRC，在本設(shè)計中取直徑 d=32mm,公差帶 h5,長度 l=190mm,可標(biāo)記為“導(dǎo)柱 A32h5*190GB/T2861.1”。結(jié)構(gòu)見圖：選用 A 型導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，材料，熱處理要求，硬度要求與 A 型導(dǎo)柱相同。取d=32mm,公差帶 H6,長度 L=110mm,H=43mm.可標(biāo)記為“導(dǎo)套A32H6*110*43GB/T2861.6”。結(jié)構(gòu)見圖： 十二 模柄的選擇本設(shè)計采用壓入式模柄，它與模座孔采用 H7/m6過渡配合。 mLm1050d(js1).5- ???， 高 度直 徑的 A 型壓入式模柄，標(biāo)記為“模柄 A50*110JB/T746.1”查表可得以下數(shù)據(jù)： mdmdmLmL Ld H015.)7(4332 1203.1)6(1 8,15,5,8 0,6,52 ?? ????十三 其他零件的選用13.1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)倪x用選螺紋規(guī)格 d=M16 螺距 P=2 a=4 da=18.2 dk=28 e=11.43 k=8.8 r=0.6 s=10.115 t=5.2 w=2.25 結(jié)構(gòu)如圖13.2 螺栓的選擇 選螺栓直徑 d=8mm l=80mm13.3 托板的選擇托板的形狀為圓形，直徑為100mm，厚度為6mm13.4 橡膠的選擇選用帶孔的圓柱狀的橡膠，外徑為107mm,孔的直徑為7.5mm,厚度為24mm十四 沖壓模具的安全技術(shù)在設(shè)計沖壓模具時，必須滿足下列要求1. 模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證操作方便，安全可靠，操作者勿需手，臂，頭伸入危險區(qū)即可順利完成沖壓工作。2. 調(diào)試，安裝，修理，搬運和貯藏方便安全，不會因模具結(jié)構(gòu)問題而引起意外事故。3. 模具零件要有足夠的強度，材料選擇合理，模具應(yīng)避 免有與機能無關(guān)的外部凸凹，外部應(yīng)倒棱，導(dǎo)柱，導(dǎo)套應(yīng)遠(yuǎn)離操作者，模具壓力中心應(yīng)通過或靠近模柄中心線，導(dǎo)向定位等重要部件要使操作者能看清楚。4. 設(shè)計模具時應(yīng)考慮安裝機械化裝置的位置，以便必要時機械化自動化裝置代替手工操作5. 頂件器，推件器以及卸料板等結(jié)構(gòu)必須考慮6. 不使操作者有不安全的感覺十五 沖模的安裝沖模的使用壽命，工作安全和沖件質(zhì)量等與沖模的正確安裝有著極大的關(guān)系：1：沖模應(yīng)正確安裝在壓力機上使模具上下部分不發(fā)生偏斜和位移，這樣就可以保證模具較高的準(zhǔn)確性，避免產(chǎn)生廢品，而且可保證模具壽命。2：模具安裝時將帶有導(dǎo)向的模具上下應(yīng)同時搬到工作臺面上。應(yīng)先固定上模，然后根據(jù)上模的位置固定下模。3：在沖壓生產(chǎn)過程中，由于壓力機的振動，可能引起固定沖模的緊固零件的松動。操作者必須隨時注意和檢查各緊固零件的工作情況。十六 心得與體會通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)中獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對之前所學(xué)過的專業(yè)知識由了更進一步，更深刻的認(rèn)識，同時也認(rèn)識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是很有用的，而且都是模具設(shè)計和制造最基礎(chǔ)的，最根本的知識。本次設(shè)計歷時兩個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等等，不斷地分析計算，對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個大致的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，歷時一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算，查閱了大量的書籍，從而鍛煉了我的查閱能力，總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計的整個過程有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認(rèn)真的做完這次設(shè)計的，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設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位導(dǎo)師，各位老師批評指正。 參考文獻【1】.陳錫棟.沖模設(shè)計應(yīng)用舉例.北京.機械工業(yè)出版社 .1999.6【2】.王孝培.實用沖壓技術(shù)手冊.北京.機械工業(yè)出版社.2001.3【3】.高軍.李熹平.修大鵬.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南.北京.化學(xué)工業(yè)出版 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....................................................................................................................................2二 沖裁件的工藝分析 ......................................................................................................................22.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析 ......................................................................................................................2三 沖壓工藝方案的確定 ..................................................................................................................3四 墊片沖模結(jié)構(gòu)的確定 ..................................................................................................................34.2 定位裝置的選擇 ..........................................................................................................................44.3 卸料裝置的選用 ..........................................................................................................................74.4 導(dǎo)向零件的選用 ..........................................................................................................................74.5 模架 .............................................................................................................................................8五 沖壓工藝的計算 ..........................................................................................................................85.3 確定模具的壓力中心 ...............................................................................................................105.4 計算模具刃口尺寸 ...................................................................................................................10六 單工序模的主要零件設(shè)計計算 ................................................................................................126.2 凸模的設(shè)計 ................................................................................................................................126.3 卸料彈簧的設(shè)計計算 ...............................................................................................................13七 墊板的設(shè)計 ................................................................................................................................14八 模座的設(shè)計 ................................................................................................................................15九 沖模的閉合高度的確定 ............................................................................................................17十 沖壓設(shè)備的選擇 ........................................................................................................................17十一 導(dǎo)套和導(dǎo)柱的選擇 ................................................................................................................17十二 模柄的選擇 ............................................................................................................................19十三 其他零件的選用 ....................................................................................................................1913.1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)倪x用 .....................................................................................................1913.2 螺栓的選擇 .............................................................................................................................2113.3 托板的選擇 .............................................................................................................................2113.4 橡膠的選擇 .............................................................................................................................21十四 沖壓模具的安全技術(shù) ............................................................................................................21十五 沖模的安裝 ............................................................................................................................21十六 心得與體會 ............................................................................................................................22參考文獻..........................................................................................................................................23