卡片的沖壓模具設計及工藝-沖孔落料彎曲級進模含15張CAD圖
卡片的沖壓模具設計及工藝-沖孔落料彎曲級進模含15張CAD圖,卡片,沖壓,模具設計,工藝,沖孔,彎曲,曲折,級進模含,15,cad
XXXX連續(xù)模設計
摘要
機械產(chǎn)品的外殼大部分是沖壓制品，產(chǎn)品性能的提高要求高素質的沖壓模具、沖壓性能、成型工藝和沖壓制品的設計。冷沖裁模，約占沖壓成型總數(shù)的60%，主要用于金屬制品的成型，它是沖壓制品生產(chǎn)中十分重要的工藝裝置。沖壓成型的廣泛應用，正是本設計的根本出發(fā)點。
本論文來源于生產(chǎn)實際，主要任務是完成卡片的沖壓模具設計和制造仿真。通過多種方案對比，本設計采用連續(xù)模結構，模具中設置了沖孔、倒角、落料等工位。設計中通過對卡片的材料、形狀、尺寸及其精度的要求進行沖壓工藝分析，結合工藝可行性分析，將零件展開，設計了排樣圖；根據(jù)工藝計算結果，對模具主要零部件，如凸、凹模和凸模固定板等進行詳細設計，并設計了卡片的連續(xù)模。在設計中對模具的總體結構進行設計，包括上下模座、導柱導套、墊板、固定板、導料板、卸料板、卸料板彈釘?shù)鹊脑O計與選用。利用Auto CAD2004軟件制作了此連續(xù)模模具的裝配圖和零件圖。
關鍵詞：連續(xù)模；沖孔、切邊、折彎
Abstract
Most of mechanical product casings are stampings. The raise of product performance depends on the high-quality design of stamping mold, stamping performance, molding process and stampings. Cold-punching mould, which is about 60% of the punch forming, is mainly used in the metalwork molding and is a very important process unit of stampings production. The widespread use of punch forming is the fundamental starting point of the design of this paper.
This paper rooted in real situation of production, whose main assignment was finishing the stamping die design and manufacturing simulation Through the comparison of multiple proposals, this paper adopted the progressive die system and installed pierce, flexure and blank in the mould. This paper analyzed stamping process according to the requests of the materials, shape, size and precision of the casing, analyzed feasibility of process, unfolded the spares and designed layout. According to the process counting result, this paper had detail design on the main parts of mould, such as, male mould, cavity die and cavity-retainer plate, and designed progressive die of casing. In this paper, gross structures of mould also was designed, including the design and selection of upper and lower clamping plate, guiding post, guiding bush, punch pad, retainer plate, guide plate, stripper plate, and stripper plate puller. It applied Auto CAD2004 to make installation diameter and part drawing of progressive die mould, and applied Master CAM 9.0 to design the manufacturing simulation of digital control processing of cavity die.
.
Key wards： progressive die; pierce; blank
目 錄
摘要 - 1 -
Abstract - 2 -
前 言 - 1 -
第一，充分調研，確定應用型畢業(yè)設計課題。 - 1 -
第二，反復論證，確定產(chǎn)品設計方案。 - 1 -
第三，虛心求教，仔細認真地進行畢業(yè)設計。 - 1 -
第四，完善設計，準備畢業(yè)設計答辯。 - 1 -
第一章 緒 論 - 2 -
1.1 選題的意義與目的 - 2 -
1.2 文獻綜述 - 2 -
1.3 研究現(xiàn)狀 - 3 -
1.4 設計思路與創(chuàng)新思路 - 5 -
第二章 驅動器卡片的沖壓工藝分析 6
2.1 零件的材料分析 7
2.2 零件工藝分析 7
2.4 排樣圖設計 8
2.5 本章小結 10
第三章 卡片連續(xù)模的工藝計算 11
3.1 壓力的計算 11
3.2 壓力中心計算 12
3.3 各主要零件尺寸的計算 13
3.3.1 凹模厚度 13
3.3.2 凸模固定板的選用與厚度 14
3.3.3 墊板的選用與厚度 14
3.3.4 卸料零件的計算 15
3.3.5 計算凸、凹模工作部分尺寸 15
3.4 沖裁間隙 16
3.5 本章小結 16
第四章 卡片連續(xù)模的總體結構設計以及連續(xù)模的零部件設計與選用 17
4.1 模具主要零部件的設計 17
4.1.1 沖裁凸、凹模的設計 17
4.1.2 卸料板的設計 19
4.1.3 限位裝置的設計 19
4.1.5 其他零部件的設計 20
4.2 模架的設計 20
4.3 沖床選用 20
4.3.1 沖壓設備的選擇依據(jù) 20
4.3.2 壓力機的選擇 20
4.4 模具的總體結構設計 21
4.5 本章小結 21
參考文獻 22
總 結 23
致 謝 24
前 言
畢業(yè)設計是大學四年的綜合性實踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設計研究，培養(yǎng)綜合運用各門課程知識的能力，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。本設計應密切與生產(chǎn)實際相結合，應與培養(yǎng)職業(yè)能力相結合，應體現(xiàn)大學本科的特點。
在指導教師周密安排和精心指導下，這次畢業(yè)設計從確定設計課題、擬定設計方案、設計過程到畢業(yè)答辯都按照畢業(yè)設計工作計劃進行。
第一，充分調研，確定應用型畢業(yè)設計課題。
選好畢業(yè)設計題目是實現(xiàn)畢業(yè)設計目標、保證畢業(yè)設計質量的前提，我們的畢業(yè)設計的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實際。這個課題能較全面地應用學生所學專業(yè)知識或者將來工作所需的專業(yè)技術，達到綜合運用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術問題，又能夠培養(yǎng)學生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們本科生的專業(yè)理論知識水平和實際設計能力，工作量恰當，能夠在規(guī)定時間內完成。
但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設計圖紙能真接用于生產(chǎn)，去造出零件，裝配成機器，并能滿足使用要求，也是不容易的。
第二，反復論證，確定產(chǎn)品設計方案。
明確課題的性質、意義、設計內容、設計要達到的技術經(jīng)濟指標和完成時間，并確定好正確合理的設計方案是完成設計任務的保證，指導教師、企業(yè)技術員讓我們參與設計方案的討論，使我們對課題設計方案心中有數(shù)。
第三，虛心求教，仔細認真地進行畢業(yè)設計。
在設計中能主動請教指導老師，培養(yǎng)綜合運用機械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計算機繪圖、機械制造工藝等專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)查閱技術資料和其它專業(yè)文獻的能力。培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實的工作作風。明確必須有高度責任心、嚴肅認真的工作習慣，才能做好設計工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新。
第四，完善設計，準備畢業(yè)設計答辯。
完整的設計包括設計圖紙和設計說明書等技術文件。根據(jù)設計任務書要求，全面檢查設計技術資料，按照指導教師的批改，認真修改圖紙錯誤，認真修改設計說明書.
應該說，在指導教師的認真指導下，我基本完成了這套連續(xù)模的設計工作.
第一章 緒 論
1.1 選題的意義與目的
現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展使沖壓技術得到越來越廣泛的應用，隨之而來的是對沖壓模具的設計與制造的要求越來越高。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工業(yè)裝備，其設計是否合理對沖壓件的表面質量、尺寸精度、生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟效益等影響很大。沖壓設計是一項技術性很強的工作，它既是沖壓生產(chǎn)準備工作的基礎，也是組織正式生產(chǎn)的依據(jù)。沖壓設計水平標志著沖壓生產(chǎn)水平的先進性、合理性以及生產(chǎn)成本的經(jīng)濟性，在很大程度上反映了生產(chǎn)技術水平。因此，研究沖壓模具的設計，提高沖壓模具的各項技術指標，有著十分重要的意義。
該課題的研究，涉及到?jīng)_壓成形工藝的分析、沖壓工藝方案的設計以及沖壓模具結構的設計等內容，目的是通過對卡片連續(xù)模設計，將所學的有關沖壓模具設計、工程制圖、機械設計基礎、工程材料、機械制造技術等多門的知識與本次設計相結合，掌握一定的設計方法、理論和技術，培養(yǎng)自己的設計思維和提高自己的綜合設計能力；熟練掌握相關的二維繪圖軟件，掌握沖壓成形工藝和沖壓模具設計的專業(yè)知識，以及熟悉沖壓模具設計的標準和規(guī)范，最終設計出一套合理的技術性和經(jīng)濟高的沖壓模具。
1.2 文獻綜述
目前，汽車、電機、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工等行業(yè)中，60%～80%的零件都要依靠模具成型，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結構要求也越來越復雜。[1]采用沖壓模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，其生產(chǎn)的制件所具備的高精度、高復雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的，它已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展的方向。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和開發(fā)能力。模具生產(chǎn)技術的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品的制造水平的重要標志。[2]
隨著工業(yè)產(chǎn)品質量的不斷提高，模具產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量、復雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快的變化特點，模具行業(yè)將向高效、精密、長壽命、大型化和多功能方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造技術轉變。[2] 同時為了適應模具產(chǎn)品高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求，以實現(xiàn)我國模具工業(yè)的跨越式發(fā)展。[3]現(xiàn)在，模具制造技術迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術，模具的激光快速成型技術，模具的精密成形技術，模具的超精密加工技術，模具在設計中采用有限元法、邊界元法進行流動、冷卻、傳熱過程的動態(tài)模擬技術，模具的CIMS技術，已在開發(fā)的模具DNM技術以及數(shù)控技術等，幾乎覆蓋了所有現(xiàn)代制造技術?，F(xiàn)代模具制造技術正朝著加快信息驅動、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。[4]
由于沖壓生產(chǎn)的高效率以及沖壓產(chǎn)品良好的綜合力學性能，在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中越來越多的沖壓件取代機械加工零件已是大勢所趨。要想很好地滿足日趨增長的沖壓產(chǎn)品的需要，必須有高效批量的沖模生產(chǎn)方式和手段與之相適應，這就需要沖模工業(yè)打破傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造模式，其關鍵是大力提倡和發(fā)展沖模標準化。[5] 有關統(tǒng)計資料表明：采用模具標準件可使企業(yè)的模具加工工時節(jié)約25%～45%，能縮短模具生產(chǎn)周期30%～40%。隨著工業(yè)產(chǎn)品多品種、小批量、個性化、快周期生產(chǎn)的發(fā)展，為了提高市場經(jīng)濟中的快速應變能力和競爭能力，在模具生產(chǎn)周期顯得愈來愈重要的今天，模具標準化的意義更為重大。[6]由此可見，在設計沖壓模具的過程中，選用沖壓模具標準件不但能有效提高模具質量，而且能降低模具生產(chǎn)成本及大大縮短模具生產(chǎn)周期。
模具是制造業(yè)的基本工藝設備，模具設計的、制造的效率對產(chǎn)品的開發(fā)效率有決定性影響。由于模具是典型的技術密集型產(chǎn)品，為了表達清楚設計意圖，設計人員必須花費大量的時間來繪制模架、頂桿、滑塊等結構相對固定的零部件。目前，CAD/CAE的發(fā)展，為廣大模具設計人員提供了方便。特別是近幾年來，模具CAD/CAE技術發(fā)展很快，應用范圍日益擴大，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。因此在模具設計的過程中，利用先進的CAD/CAE技術進行模具設計省事、省力，而且最為重要的是保證了成型后制品的準確性，減少了試模的次數(shù)，縮短了模具的設計及生產(chǎn)的周期。[7] 在沖壓模具設計制造中引入綠色制造技術是沖模設計制造的發(fā)展必然也將大大地加快模具行業(yè)前進的步伐，實現(xiàn)高質量、少污染、短周期和低成本的目標。[8]
1.3 研究現(xiàn)狀
經(jīng)過十多年的發(fā)展，我國的模具生產(chǎn)無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展?，F(xiàn)在，中國可以說是世界模具生產(chǎn)大國之一，但還遠遠不是生產(chǎn)強國。中國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。其差距主要表現(xiàn)在以下六方面：
1）、國內自配率不足80%，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%，其主要缺口集中在于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具。
2）、國內模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產(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，與國際水平相比要落后許多。
3）、模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低很多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；工藝水平低主要表現(xiàn)在設計、加工、工藝裝備等方面。例如，CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低。
4）、開發(fā)能力弱，經(jīng)濟效益欠佳。中國模具企業(yè)技術人員比例較低，水平也較低，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少，在市場中常處于被動地位。
5）、模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，國內模具標準件使用覆蓋率只有45%左右。
6）、與國際先進水平相比，國內模具企業(yè)的管理落后更甚于技術。國內大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式粗放經(jīng)營管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。[9]
我國要縮小與先進工業(yè)國家的差距，必須加快技術進步，提高CAD/CAE/CAM的應用程度，增加數(shù)控加工設備的比重，用信息技術進一步提高模具的設計制造水平。同時，要學習和借鑒國外的先進管理經(jīng)驗，進一步深化企業(yè)改革，增強參與國際競爭的意識，加強國際經(jīng)濟技術合作與交流，在提高模具國產(chǎn)化程度的同時，進一步擴大出口，走向世界。
以下是未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢：
1)、全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，它能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量。通過普及CAD/CAM/CAE技術，以及提高CAD/CAE/CAM的應用程度，從而利用信息技術來帶動和提升模具工業(yè)的發(fā)展。
2)、高速銑削加工
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，而且還可加工高硬度模塊，及具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。目前，它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展，成為第三代制模技術。
3)、模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。
4)、電火花銑削加工
電火花銑削加工技術是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。
5)、提高模具標準化程度和模具標準件的使用率
模具標準件的應用將日漸廣泛，模具標準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。
6)、發(fā)展優(yōu)質材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積、等離子噴涂等技術。
7)、模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
8)、模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。[10]
1.4 設計思路與創(chuàng)新思路
本次的研究課題是卡片連續(xù)模設計，從查閱大量的沖壓模具文獻資料和設計資料入手，熟悉整個沖壓模具的設計流程。首先對零件的結構進行設計，按照國家的相關標準設計卡片的尺寸大小、精度以及選用制造卡片的材料。然后對沖壓件進行沖壓工藝分析，工件的結構簡單，是比較薄的一類小型零件，其設計精度也較低，故采用普通沖裁模即可實現(xiàn)加工。了解單工序模、連續(xù)模和復合模各自的加工特點，擬定設計方案，通過比較選擇最佳的設計方案。因為工件是批量生產(chǎn)，而且只有落料、沖孔、彎曲三道工序，結合連續(xù)模生產(chǎn)效率高、工件精度高，適于中批量生產(chǎn)等特點，故決定選用導柱式?jīng)_孔-切邊-折彎連續(xù)沖裁模來完成卡片的沖壓加工。確定好設計方案后，接著展開對卡片沖壓模的工藝計算以及各零部件的設計。最后進行卡片沖壓模具的總裝配圖以及零件圖的繪制和制造仿真。
為了使本套連續(xù)沖裁模的成本降低、提高設計效率，根據(jù)設計的要求，采用一些沖壓模具標準件，如模架等。此外，本套連續(xù)沖裁模是采用自動送料裝置，而不需要人工送料，這樣可以大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，充分體現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化的優(yōu)越性。此外，模具模型的建立和沖裁零部件的制造仿真演示等，可以為本次設計提供了檢驗依據(jù)和參考模型，實現(xiàn)了模具的設計從概念到模型的跨越。
本次畢業(yè)設計課題是卡片連續(xù)模設計及制造仿真，它能使我們能綜合運用各種基本理論知識，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，培養(yǎng)獨立分析、解決各種問題的能力。
并要求我們能充分運用冷沖模設計和大部分專業(yè)課的知識，并結合生產(chǎn)實踐中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題。
這次設計目的能使我們初步具備設計加工一個中等復雜程度零件的冷沖壓模具的能力，擬定設計方案，完成結構設計，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會，為以后走上工作崗位從事好工作打下良好的基礎。
25
第二章 驅動器卡片的沖壓工藝分析
2.1 零件的材料分析
零件名稱：卡片
零件的材料:優(yōu)質碳素結構鋼10#
零件厚度：0.3mm
此種鋼塑性和韌性均較高，在冷狀態(tài)下容易模壓成形?？捎米兦?、鐓粗、熱沖、冷沖或拉拔等方法制成各種零件。一般用于制造拉桿、卡頭、墊片、墊圈 、鉚釘?shù)攘慵唧w如圖2.1所示：
圖2.1
2.2 零件工藝分析
此工件形狀不算復雜，要求精度一般。整個工件整體上有兩處倒角。零件尺寸公差無特殊要求，按IT14級選取。沖壓該零件需要的基本工序有沖孔和倒角。因此可以考慮以下三種方案：
方案一：沖孔和切邊和折彎連續(xù)沖壓，采用連續(xù)模生產(chǎn)。
方案二：先落料，再沖孔、再倒角，采用單工序模生產(chǎn)。
方案三：在一個工位上完成所有工序，采用復合模生產(chǎn)。
方案二模具結構簡單，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。而且制造三套模具，其成本將會增加很多。此外，這樣精度也不一定能滿足孔中心與邊緣距離的尺寸公差。由于零件結構簡單，為提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，應采用復合沖裁或連續(xù)沖裁方式。
方案三沖裁件質量高，但模具結構復雜，制造成本高，周期長，且生產(chǎn)效率低，不宜采用自動送料沖裁。
方案一連續(xù)模由多個工位組成，各工位按順序關聯(lián)完成不同的加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機按照一個固定的步距將材料向前移動，這樣在一副模具上就可以完成多個工序，一般有落料，沖孔，彎曲，切邊，拉伸等等。
通過上述對比分析，采用方案一沖孔落料彎曲級進模，比較適合該零件。
2.4 排樣圖設計
卡片屬于批量生產(chǎn)，采用導柱導向的級進模。由于此沖裁件精度不高，斷面質量要求也不高，為了提高模具壽命，應采用大間隙沖裁。沖壓材料使用優(yōu)質碳素結構鋼10#卷料，料厚為0.7mm，比較薄，由于采用大間隙沖裁，卸料力不大，應采用彈壓卸料裝置。查表2-2和表2-3，可分別得到相應的搭邊值a=2.25mm，寬度偏差=0.5mm。
條料寬度=
=mm
=mm
表2.2 彈性卸料搭邊與側搭邊
材料厚度t
圓形或類似圓形制件
矩形或類似矩形制件長度50
矩形或類似矩形制件長度50
a
a
a
>0.5~1.0
0.8
1.0
1.0
1.2
1.5~2.5
1.8~2.6
>1.0~1.5
1.0
1.3
1.2
1.5
1.8~2.8
2.2~3.2
>1.5~2.0
1.2
1.5
1.5
1.8
2.0~3.0
2.4~3.4
注：本表摘自《沖壓工藝與模具設計》P26 表2-11
表2.3 普通剪床用條料寬度偏差
條料寬度B
材料厚度t
~1
1~2
2~3
3~5
~50
0.4
0.5
0.7
0.9
50~100
0.5
0.6
0.8
1.0
100~150
0.6
0.7
0.9
1.1
注：本表摘自《沖壓工藝與模具設計》P33 表2-13
采用自動送料器，自動送料裝置送料和收料架，其送料精度可達±0.05mm。根據(jù)一個步距內的材料利用率的計算公式2-35（《沖壓模具簡明設計手冊》P25）：
（2.2）
式中 A—1個步距內制件的實際面積；
B—板料（條料）寬度；
S—步距。
通過分析單工件形狀(如圖2.2所示)和工件形狀,設計了排樣:
圖2.3
第1工位：沖孔；
第2工位：切邊、沖孔；
第3工位：切邊；
第4工位：切邊；
第5工位：切邊
第6工位：空步；
第7工位：折彎；
第8工位：切斷、落料
2.5 本章小結
本章主要對零件的材料、工藝等方面做出了比較詳細的分析。對零件的展開尺寸進行了計算，還確定了具體的加工方案、排樣方式以及具體的加工工序等等。這是本設計最基礎的部分。
第三章 卡片連續(xù)模的工藝計算
3.1 壓力的計算
3.1.1 沖裁力的計算
各沖裁區(qū)只是沖裁線的長度不同,查表7-4（《沖壓工藝與模具設計》P272），可得材料剪切強度極限t =300Mpa,板料的厚度t=0.7mm,用上式可分別計算出部分的沖裁線長度和沖裁力：
外形周邊長度：
沖孔周長：
則總長度為：
根據(jù)公式2-22、2-24、2-25、2-26（《沖壓工藝與模具設計》P22）可分別計算：
1. 沖裁力： （3.1）
2. 卸料力： （3.2）
3. 推件力： （3.3）
4. 頂件力： (3.4)
注：式中 L—沖裁件周長（mm）
t—材料厚度（mm）
--抗剪強度（M）
K—系數(shù)（一般取K=1.3）
、、--卸料力、推件力、頂件力系數(shù)可由表3.1查得。
表3.1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)
材料
鋼
材料厚度/mm
>0.1~0.5
0.045~0.055
0.065
0.08
>0.5~2.5
0.04~0.05
0.050
0.06
>2.5~6.5
0.03~0.04
0.045
0.05
注：本表摘自《沖壓工藝與模具設計》P22 表2-10
以上兩項沖壓力的總合為:
=26.32kN +1.18kN +2.9kN+1.58kN
=32kN
3.2 壓力中心計算
壓力中心的坐標定在第1工位的中心。從排樣圖可以看出, 圖中圖形以x軸的每個中心孔為原點對稱, 所以y方向壓力中心坐標為零。
用公式計算:
= （3.6）
= 15mm
= （3.7）
= 5mm
計算x方向的壓力中心。計算結果為:
X = 15mm, Y=5mm
3.3 各主要零件尺寸的計算
3.3.1 凹模厚度
根據(jù)凹模厚度的計算公式:
(315mm) （3.8）
可以計算出所需的凹模的厚度,其中=20mm,查表3.2，得=0.3,故：
= 0.3′20mm =6mm(<15mm)
但該工件上還需沖很多較小的小孔和切邊倒角,且均在同一凹模上進行,所以凹模厚度應適當增加,可取= 20mm。
表3.2 系數(shù)K的數(shù)值 （mm）
凹?？椎淖畲髮挾萣
材料的厚度t
1
>1~3
>3~6
K
50
>50~100
>100~200
0.3~0.4
0.2~0.3
0.15~0.2
0.35~0.5
0.22~0.35
0.12~0.22
0.45~0.6
0.30~0.45
0.22~0.3
注：本表摘自《沖壓工藝與模具設計》P47 表2-19
根據(jù)公式:
C=(1.5~2) （3.9）
= 25~30mm,
綜合考慮取C=25mm。
根據(jù)工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：
長度′寬度為：220mm′80mm。如圖3.1所示：
圖3.1
3.3.2 凸模固定板的選用與厚度
根據(jù)凸模固定板的厚度公式：
=0.8 （3.10）
= 0.8′25mm = 20mm
因為本模具的卸料板不起導向作用，因此固定板與圓凸模的配合可以采用過盈配合（H7/s6），與非圓凸模的配合可以采用過渡配合（H7/m6）。查相關文獻，可知凸模固定板經(jīng)常采用Q235或45號鋼，本模具將采用45號鋼來制造。凸模固定板如圖3.2所示：
圖3.2
3.3.3 墊板的選用與厚度
由于要加工的地方較多，上模板的大部分都被挖空，因此必須采用墊板，而且墊板承受較大凸模壓力時，墊板的厚度也必須相應的增加。綜合各種因素，可分別選用凸模墊板厚度H=5mm,凹模墊板厚度H=5mm。
3.3.4 卸料零件的計算
該模具采用彈性卸料裝置。
上面已經(jīng)求得卸料力：
=4.9kN
卸料裝置初定9根彈簧,則每根彈簧分擔的卸料力為:
根據(jù)預壓力和模具結構尺寸,由《沖壓模具標準件選用與設計指南》P150表6-3中可選序號23~29的彈簧,其= 1920N > 544N。
檢驗是否滿足3:
其中= 0.5mm+1mm= 1.5mm,= 10%~20%,由《沖壓模具標準件選用與設計指南》P150及負荷?行程曲線,可得下列表3.3有關數(shù)據(jù)：
表3.3 彈簧相關參數(shù)
彈簧
序號
=-
=+ +(=5)
23
40
31.1
8.9
5
11.5
24
50
37
13
8
14.5
25
63
47.2
15.8
9
15.5
26
80
61.2
18.8
11
17.5
27
100
78.2
21.8
12.5
19
28
125
100.3
24.7
14
20.5
29
150
122.5
27.5
15.5
22
其中表示彈簧自由高度; 表示彈簧受F沖裁力時的高度,以上單位都是mm。
故選取24號彈簧,外徑D=6mm,鋼絲直徑d=1mm,自由狀態(tài)下高度= 45mm。彈簧的裝配高度=-=43mm。
3.3.5 計算凸、凹模工作部分尺寸
（1） 沖A區(qū)凸模、凹模
工件孔尺寸:長25 mm,寬7 mm。
由表2-12(《冷沖壓模具設計指導》P16)查得：
尺寸為25 mm和尺寸為7 mm時 下偏差為=0.02 mm。
查表2-13(《冷沖壓模具設計指導》P16)，X=0.5。
根據(jù)表2-14(《冷沖壓模具設計指導》P17)，= (B+X)。
根據(jù)表2-16(《冷沖壓模具設計指導》P18)，尺寸為9mm和尺寸為5.4 mm時的公差分別為=0.06mm，=0.055mm。
則 = (25+0.5′0.06)mm= 25.03mm
= (7+0.5′0.055)mm=7.028mm
= 25.03+0.1 mm=25.13mm
凹= 7.028+0.1mm= 7.128mm
（2） 沖圓孔凸模，凹模
工件孔尺寸: ˉ3.6mm、ˉ0.8mm。
由表2-12查得：以上尺寸時 =0.02mm。
查表2-13，X=0.5。
根據(jù)表2-16，尺寸為ˉ1.5mm、ˉ2mm時的公差都為=0.048mm。
根據(jù)表2-14公式
= (3.6+0.5′0.048)mm= 3.624mm
= (0.8+0.5′0.048)mm=0.884mm
= 3.624+0.1 mm= 3.724mm
= 0.884+0.1 mm=0.984mm
3.4 沖裁間隙
沖裁間隙值的選取對工件質量,沖裁力的大小,模具的壽命都有顯著影響。沖裁間隙較大時會出現(xiàn)廢料穿過板料而隨凸模上升的現(xiàn)象, 也會使脆性材料從凹?？字懈咚俅┏? 以至工件報廢, 甚至危及操作者的安全。由表2-10(《沖模具設計應用實例》P34)選擇間隙。凹模工作部分尺寸均按凸模研配, 保證兩側共有0.025mm~0.045mm的均勻間隙。導柱與導套的配合間隙為0.006mm~0.012mm。圓凸模與凸模固定板的配合間隙為0.015mm~0.030mm。
3.5 本章小結
本章節(jié)主要介紹各方面的計算，包括各種力的計算和各個工作零部件的尺寸的計算。為下面的零部件的選用提供了數(shù)據(jù)上的依據(jù)。
第四章 卡片連續(xù)模的總體結構設計以及連續(xù)模的零部件設計與選用
4.1 模具主要零部件的設計
模具為7工位級進模,步距為28mm,模具長300mm,模具結構如裝配圖所示,采用4導柱滑動導向鋼板模架。上模部分由上模座、墊板、凸模固定板,卸料板和各個凸模組成,下模部分由下模座、凹?；w以及凹模墊板和導料板組成。
4.1.1 沖裁凸、凹模的設計
凹模設計為整體結構，沖裁型孔均采用線切割機床加工。除圓形凸模外，各異型凸模設計成直通式外形，主要采用線切割加工。查閱相關文獻，可知凹模常用的材料有Cr12、9Mn2V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV等，硬度為HRC60~64。本模具采用的是Cr12。
凹模的形式有圓形和矩形兩種。而級進模用的最多的是矩形凹模。如圖4.1所示是凹模洞口的幾種結構形式：
圖4.1
b、c、d、e、f型在落料、沖孔、級進模中都被廣泛應用。隨著科學技術的發(fā)展，20世紀70年代初期，線切割開始用于模具加工，因而b型凹模被廣泛應用于落料模、沖孔模和級進模中，線切割后用酸腐蝕下面落料孔，也有加工好落料再線切割的，而c、d、e、f型應用很少。本模具采用的是b型。（本段摘自《沖壓工藝與模具設計》P47）
由于沖裁凸模中具有較多的細小凸模,防止細小凸模損壞，設計時要認真計算它的強度，并選擇合適的安裝方法。
細小凸模的損壞形式主要是受壓失穏而折斷,在材料力學中屬于“壓桿穩(wěn)定”的問題。凸模分為帶導向裝置和無導向裝置兩種。凸模損壞不是其壓應力達到破壞值被壓碎, 而是產(chǎn)生彎曲變形而折斷,顯然, (1)比 (2)更容易折斷。
防止凸模失穩(wěn)破壞,主要應計算出圖中所示失穩(wěn)段長度L的值,當L小于一定的數(shù)值時,就不會發(fā)生失穩(wěn)折斷.用式2-24（《冷模設計應用實例》P44）計算D、E、F、G、H、J各區(qū)凸模允許的自由長度。各區(qū)沖裁力前面已計算出FD= FE= 539.7N、FF= FG= 373N、FH= FJ= 2119.5N。計算凸模的慣性矩。截面最小的慣性矩是對x軸的慣性矩,前兩個視圖都是按組合截面的方法計算慣性距。其值用下式計算。尺寸=4.45mm，= 0.475mm，=2.4mm，=0.475，=10.4mm，=0.74mm，則：
代入式（2-24）即：
則D、E、F、G、H、J各區(qū)允許的自由長度分別為:
10.297mm、9.096mm、15.446mm。
凹?？锥加镁€切割加工,必須要打穿絲孔, 直徑小于1mm的穿絲孔很難加工, 因而, 在窄孔的側面, 打3mm的穿絲空, 在線切割加工時, 切割出各個的異形孔, 然后在鑲上鋼板, 鋼板的一側就是沖裁的刃口。
4.1.2 卸料板的設計
卸料板要有足夠的運動精度,為此在卸料板和固定板之間要設輔助導向機構,本模具利用卸料螺釘來導向。螺釘和固定板的配合間隙應當更小, 一般為凸模與卸料板配合間隙的1/2。各種間隙的關系見表7-9(《沖模設計應用實例》P254), 從表中可以看出, 間隙Z2值都很小, 在沖裁間隙值等于或小于0.05mm時, 模具中的輔助導向機構必須設計成滾珠過盈的導向機構方能有導向效果。鋼球保持圈屬于標準件。本模具選用的卸料螺釘?shù)闹睆綖椤?mm, 在固定板與卸料板之間共設置8套。
4.1.3 限位裝置的設計
級進模結構較復雜,凸模較多,在存放,搬運,試模過程中,若凸模過多地進入凹模,容易損傷模具,為此在級進模中應安裝限位裝置。如裝配圖所示, 限位裝置由限位柱、限位墊塊、限位套組成, 在沖床上安裝模具時把限位墊裝上, 此時模具處于閉合狀態(tài)。在床上固定好模具,取下限位墊塊,模具就工作,對安裝模具十分方便。從沖床上拆下模具前, 將限位套放在限位柱上, 模具處于開啟狀態(tài), 便于搬運和存放。
4.1.5 其他零部件的設計
根據(jù)凹模板與凸模板的尺寸標準，可以確定其他尚未確定的零部件的尺寸，列于表4.1，如下：
表4.1 模具其他零部件相關參數(shù)
序號
名稱
長×寬×厚（mm）
材料
數(shù)量
1
凸模墊板
240×80×10
T8A
1
2
凸模固定板
240×80×20
45鋼
1
4.2 模架的設計
多工位級進模選擇模架精度,主要根據(jù)模具的沖裁間隙、配合精度和模具復雜程度。模具沖裁間隙小于0.05mm時,采用過盈導向模架。本模具采用上述模架。所以
上模座:300mm ′ 150mm ′ 35mm 材質為HT200
下模座: 300mm ′ 150mm ′35mm 材質為HT200
4.3 沖床選用
4.3.1 沖壓設備的選擇依據(jù)
1.所選壓力機的公稱壓力必須大于總沖壓力，即＞
2.壓力機的行程大小應適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁，彎曲等模具，其行程不于過大，以免發(fā)生凸模與導板分離或滾珠導向裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機的行程至少應大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進和成行零件的取出。
3.所選壓力機的最大高度應與沖模的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。4壓力機工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受里條件也是不利的。
4.3.2 壓力機的選擇
根據(jù)總沖壓力=32KN,可選用J23-16壓力機，但還必須同時考慮模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等因素,并結合現(xiàn)有設備,最終選用J23-25開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下：
公稱壓力： 250KN
滑塊行程： 80mm
行程次數(shù)： 100次∕分
最大閉合高度： 150mm
封閉高度調節(jié)量： 70mm
工作臺尺寸（前后×左右）： 560mm × 360mm
模柄孔尺寸（直徑×深度）：
4.4 模具的總體結構設計
有了上述各步計算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案,便可以對模具進行總體設計,如圖裝配圖4.2所示。
圖4.2
從結構圖初算出閉合高度:
=(35+10+20+4.7+20+0.3+20+35) mm= 145mm
根據(jù)凹模的外形尺寸,確定下模板的外形尺寸為:240mm′80mm。
以下是本模具的具體動作過程：
料帶沿著導料板送進，上模下行時，沖引導孔凸模首先進入引導孔凹模，先沖引導孔，同時沿條料邊緣切下一塊長度等于送料進距的料邊，以便下一次沖裁時定位。沖完引導孔，上模上行，彈性卸料板將緊箍于凸模上的條料卸掉，然后條料送進一個步距。接著重復上一動作。到?jīng)_完最后一個外形，條料繼續(xù)送進，把成件推到卸件斜板上，出件成功。
4.5 本章小結
本章節(jié)主要介紹了本模具的總體結構設計以及其零部件設計與選用，包括對模架和壓力機的選擇。此外，還對本模具的具體動作過程做了簡單的介紹。這是本設計的重點部分。
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總 結
在自己努力和老師的悉心指導下，我終于成功地完成了畢業(yè)設計的任務，本設計的題目是惠普電腦驅動器卡片連續(xù)模設計與制造仿真。主要任務是針對卡片設計一套相應的連續(xù)模具。設計中主要進行了加工方案的選擇，制件排樣圖的確定，接著進行相關的計算，以及對模具各個零部件的選用，到最終確定整個模具的總體結構并利用Auto CAD2004軟件制作了此連續(xù)模模具的裝配圖和零件圖。通過這次畢業(yè)設計，我對沖壓模具的設計過程有了一定了解，學到了很多課堂上學不到的東西。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的檢驗，更能使自己能力提高。本人的主要收獲和體會如下：
第一 .學到了模具設計的方法。模具設計過程是創(chuàng)造性勞動的過程，設計應按科學程序進行，一般包括課題調研、擬定設計方案，總體設計，零部件設計、技術資料整理、改進設計等過程，一個產(chǎn)品須經(jīng)過多次改進，才能完善和成熟。
第二．提高了綜合應用各門知識的能力。以前課程設計接觸的知識面比較窄。這次畢業(yè)設計是設計一臺完整的機器。要把機器和每個零件設計出來,需要更多制造工藝方面的知識。
第三．鞏固了計算機繪圖能力。以前用CAD繪圖，僅僅是知道主要指令的操作，通過這次繪制大量的圖樣，更加熟悉了機械制圖中常用指令的操作方法，用簡便快速方法畫出完整正確的零件以及裝配圖樣。
第四．提高了收集資料和查閱手冊的能力。收集資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作，資料是否全面、可靠，關系到整個畢業(yè)設計的進程。查閱手冊是設計過程中隨時要做的事情。只有廣泛收集有用的資料才能設計出比較好的產(chǎn)品。
第五．明確了設計必須與生產(chǎn)實際相結合，產(chǎn)品才有生命力。因此在設計過程中，要虛心聽取老師和工程技術人員的意見，不斷完善設計。
第六．培養(yǎng)了嚴謹?shù)目茖W作風。科學工作來不得半點虛假，在設計過程中每一個結構、零件、材料、尺寸、公差都反映在圖紙上，每一個錯誤都會造成經(jīng)濟損失，因此，在設計過程中必須要有高度的責任心，要有嚴肅認真的工作態(tài)度。
總之，對我們準畢業(yè)生來說，畢業(yè)設計，將對于我們今后在社會上從事相關工作有著非常大的幫助。
致 謝
本畢業(yè)論文（設計）是在我的指導教師老師的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染并激勵著我。從題目的選擇到最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。此外，在本次設計中，同學們也給以我莫大的幫助。敬愛的老師以及親愛的同學們，謝謝你們，沒有你們的熱情幫助和耐心指導，我的畢業(yè)設計不可能會完成的這么順利。在這次設計中，我真的收獲良多。謝謝！
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