0018-墊片沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)【全套11張CAD圖】
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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；?
? 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)。
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
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。
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。
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)合模或沖孔、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。
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
查表2.4得間隙值Zmin=0.126mm,Zmax=0.180mm
4.2.1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=0.0324mm
δ凸=0.4(Zmax－Zmin)=0.4(0.180－0.126)mm=0.0216mm
校核：︳δ凹︳+︳δ凸︳≤Zmax－Zmin
0.0324+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：100+0.36mm
沖圓孔時(shí)查表2.6得磨損系數(shù)X=0.5
A凸=(Amin+X△) 0-S凹mm
=（10+0.5×0.36）0-0.0216mm=10.180-0.0216mm
A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：100+0.36mm 、300+0.52mm
沖方孔時(shí)查表2.6得磨損系數(shù)X1=0.75，X2=0.5
B凸=(Bmin+X△) 0-S凹mm
=（30+0.75×0.36）0-0.0216mm=10.180-0.0216mm
B凹=（B凸＋Zmin）0+δ凹mm
=(30.27+0.126)0+0.0324mm=10.3060+0.0324mm
C凸=(Cmin+X△) 0-S凹mm
=（10+0.5×0.52）0-0.0216mm=10.260-0.0216mm
C凹=（C凸＋Zmin）0+δ凹mm
=(10.26+0.126)0+0.0324mm=10.3860+0.0324mm
4.2.2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：1000-0.87mm、400-0.62mm、300-0.52mm、750-0.74mm
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+0.22mm
D凹=（D-XΔ）0+S／4凹=（40-0.5×0.62）0+0.62／4=39.690+0.155mm
D凹=（D-XΔ）0+S／4凹=（75-0.5×0.74）0+0.74／4=74.630+0.185mm
D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）。
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=1.3Ltτ
F落------落料力（N）
L ------工件外輪廓周長(zhǎng)
t-------材料的厚度 t=1.2 mm
τ-----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 KN
4.3.2 沖孔力的計(jì)算
按照式： F沖=1.3Ltτ
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 KN
F沖方=1.3×160×1.2×310=86.4 KN
4.3.3 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=0.05
n-----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=25.839KN
4.3.4 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=0.04
K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
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。
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、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8基本線段，求出各段長(zhǎng)度的重心位置：
L1=100mm Y1=0mm
L2=80mm Y2=20mm
L3=70mm Y3=40mm
L4=40mm Y4=50mm
L5=47.1mm Y5=69.55mm
L6=31.4mm Y6=60mm
L7=80mm Y7=15mm
L8=80mm Y8=15mm
Yc=L1Y1+L2Y2+……+L7Y7+L8Y8／L1+L2+……+L7+L8
=26.414
4.5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°
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。
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×20mm
6.1.2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。
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。
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。
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= F0×Lmax／F1=1214×34.6／1780=21.55mm
校核：卸料板工作行程 t+ h1+h2=(1.2+1+0.5)=2.7mm
凸模刃磨量和調(diào)節(jié)量 h3=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：H2=H0－L=(120-21.55)mm=98.45mm
彈簧的窩座深度:h=H0-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： H3=H2－h(huán)- H卸料板窩深
=（98.45-24.4-7）mm=67.05mm
6.3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
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
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。
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)。
參 考 文 獻(xiàn)
[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
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插圖清單
圖1 制件圖………………………………………………………………………5
圖2 排樣圖………………………………………………………………………8
圖3 落料凹模刃口部分尺寸……………………………………………………11
圖4 壓力中心……………………………………………………………………13
圖5 小凸模………………………………………………………………………17
圖6 大凸?！?7
圖7 凸凹模的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………18
圖8 模具總裝圖…………………………………………………………………21
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
墊片沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要：本設(shè)計(jì)的題目為墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì),體現(xiàn)了薄板類沖裁零件的要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了本人沖壓模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了沖裁件的沖壓工藝性，為確定沖裁工藝方案做好了準(zhǔn)備；然后計(jì)算沖裁力和模具刃口尺寸，便于選取壓力機(jī)及確定工作零件的尺寸和結(jié)構(gòu)；最后分析了制件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及推件裝置的選取。
本沖裁件上孔為非規(guī)則形狀的孔,為了便于沖孔凸模的加工，所以在設(shè)計(jì)時(shí)把沖孔凸模設(shè)計(jì)成直通式,然后,將其鉚接在凸模固定板上。此外,該制件的尺寸較大,為保證凹模的加工精度,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其設(shè)計(jì)成凹模組件。為了方便制件的取出，本副模具采用倒裝結(jié)構(gòu)形式,同時(shí),為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)采用彈性推件裝置。
關(guān)鍵詞： 沖壓模 倒裝復(fù)合 凹模組件 彈性推件
Gasket stamping forming process and die design
Abstract ：The design was entitled Tension pulley die stamping design the basis of design, reflects the thin parts like punching the request, the contents and direction of a certain design significance. Parts of the mold through the design, has further strengthened my stamping die design of the basic knowledge for the design of more complex stamping die to pave the way and the lessons more profound experience.
The use of the design process and die stamping forming the basis of design knowledge and analysis of the first blanking of the stamping process, to determine blanking of the programme prepared for and then calculating punching power and size Die Cutting Edge, For selected press and determine the size and structure of parts of the last parts of the characteristics of the design parameters established mold, design features and pushing the select pieces of equipment.
Blanking of the rules on the shape of the non-hole hole, in order to facilitate the processing punch punching, punching in the design of the punch designed as a straight-through processing, and then, riveting in its punch fixed board. In addition, the larger the size of the parts, to ensure the accuracy of processing die, the design should be designed to die components. To facilitate the removal of parts, the Vice-use flip-die structure, at the same time, in order to simplify the structure adopt a flexible mold push pieces of equipment.
Keywords：stamping die, flip-composite, die components, flexible pieces of pushing
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱
粗銑
工序號(hào)
10
零件名稱
凹模
零件號(hào)
00-04
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號(hào)
銑床
虎鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說(shuō)明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
一次
1
銑上平面
φ75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
φ75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
設(shè) 計(jì) 者
周海寧
指 導(dǎo) 教 師
杜偉
共 1 頁(yè)
第1頁(yè)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱
00-07
凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
05
下料：185㎜×185㎜×25㎜
氣割
直尺
10
粗銑：銑六面,互為直角,留單邊余量0.5
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
15
磨削：磨六面,互為垂直,留單邊余量0.3
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
20
鉗工：劃線,按位置加工孔,并攻螺紋
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
25
熱處理：按熱處理工藝,淬火回火達(dá)到58～62HRC
電熱爐
火鉗
30
磨削：精磨上下平面
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
35
線切割：按圖紙要求進(jìn)行線切割
線切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
40
鉗工：鉗工精修、拋光
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
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