149 墊片沖壓工藝及模具設計

149 墊片沖壓工藝及模具設計,墊片,沖壓,工藝,模具設計 摘 要本次畢業(yè)設計是完成墊片沖壓工藝及模具設計.只采用落料工藝。設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。進行了模具總體結構，主要零部件的設計，繪制了模具的裝配圖和零部件圖。關鍵詞：沖壓工藝 沖壓模具設計 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，尤其是沖壓技術的應用。在國民經濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人民的生活相關。沖壓工藝與沖壓設備正在不斷的發(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，把沖壓的技術水平提高到一個新高度。新型模具材料的采用和剛結合金，硬質合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構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。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，但長期未形成產業(yè)。直到 20 世紀 80 年代后期，中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近來，我國除了在技術與設備的國外引進外，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的發(fā)展。沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件。在沖模的設計和制造上，目前正朝著以下兩個方面發(fā)展：一方面，為了適應高速，自動，精密，安全等大批量現(xiàn)代化生產的需要，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，為了產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，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率高，質量穩(wěn)定，成本低以及可加工復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)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎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 產品結構形狀分析由零件圖可知，產品為圓形墊片，產品形狀簡單，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,經分析和計算滿足條件。2.2 產品尺寸精度分析查《沖模設計應用實例》得零件所達到經濟精度為 IT11，用一般精度的模具就可以達到設計要求。 2.3 產品材料分析 對于沖壓材料一般要求的力學性能式強度低，塑性高，表面質量和厚度公差符合國家標準。本設計式 45 剛，屬于優(yōu)質碳素結構剛。其力學性能是強度，硬度和塑性指標適中。經退火后，沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外，產品對于厚度和表面質量沒有嚴格要求，所以盡量采用國標的板材，其沖出的產品的表面質量和厚度公差就可以保證。經上述分析產品的材料性能符合沖壓加工要求。2.4 產量 200 萬件/年由產品的生產綱領 200 萬件/年?？芍?，產量批量為大量。很適合采用沖壓加工的方法，又因產品為圓形墊片，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。導柱式單工序沖裁模的特點：導柱式單工序沖裁模的導向比導板模的精度高，壽命長，使用安裝方便，但輪廓尺寸較大，模具較重，制造工藝復雜，成本較高，它廣泛用于生產批量大，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：生產率高，便于實現(xiàn)機械化，自動化，但模具制造復雜，調整維修麻煩，工件精度一般。（3） 第三種方案：采用復合模加工成形特點：生產率高，工件精度高，但模具制造復雜，調整維修麻煩，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 墊片沖模結構的確定4.1 模具的形式單工序模又可分為：無導向的單工序沖裁模，導板式單工序沖裁模，導柱式單工序沖裁模。（1） 無導向的單工序沖裁模的特點：結構簡單，制造周期短，成本低，但模具本身無導向，需要靠壓力機滑塊進行導向，安裝模具時調整凸凹模間隙較麻煩且不易均勻。因此沖裁件質量較差，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） 導板式單工序沖裁模的特點:上模與下模的導向是靠凸模與導板的小間隙配合（H7/h6)。模具的安裝調整比無導向式模具方便，工件質量比較穩(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壓力機。保證使用過程中凸模與導板脫離，以免損害其導向精度。（3） 導柱式單工序沖裁模的特點:導柱式沖裁模的導向比導板模的可靠，精度高，壽命長，使用安裝方便，但輪廓尺寸較大，模具較重，制造工藝復雜，成本較高，它廣泛用于生產批量大，精度要求高的沖裁件。經分析，比較得采用導柱式單工序沖裁模。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，技術條件：按 JB/T7653-1994 規(guī)定。該結構的擋料銷結構簡單，制造容易，使用方便，適用于手工送料的沖模結構。(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《沖模設計應用實例》書附錄 C1及負荷--行程曲線，并經過可得到下列數(shù)據：序號 H0 H1 S1=H0-H1 S 預 S 總=S 預+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)據可知，序號為70~72的彈簧均滿足 S1>=S 總，根據模具結構確定使用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=120-24=96mm七 墊板的設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，其他技術條件按機標 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。本設計取 D=125mm,厚度 H=6mm. 八 模座的設計8.1 模座的材料選用鑄鐵 HT250，技術條件按 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 結構如圖8.3下模座選用250*200*50GB/T2855.6,各數(shù)據查表得，取 H=50mm L1=260mm A1=130mm A2=235m S=250mm R=45mm t=28m S2=150mm h=40mm 結構如圖 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 導套和導柱的選擇選用 A 型導柱結構，材料為20剛，熱處理要求：滲碳深度 0.8~1.2mm,硬度為58~62HRC，在本設計中取直徑 d=32mm,公差帶 h5,長度 l=190mm,可標記為“導柱 A32h5*190GB/T2861.1”。結構見圖：選用 A 型導套結構，材料，熱處理要求，硬度要求與 A 型導柱相同。取d=32mm,公差帶 H6,長度 L=110mm,H=43mm.可標記為“導套A32H6*110*43GB/T2861.6”。結構見圖： 十二 模柄的選擇本設計采用壓入式模柄，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，標記為“模柄 A50*110JB/T746.1”查表可得以下數(shù)據： 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 結構如圖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在設計沖壓模具時，必須滿足下列要求1. 模具結構應能保證操作方便，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. 調試，安裝，修理，搬運和貯藏方便安全，不會因模具結構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，模具應避 免有與機能無關的外部凸凹，外部應倒棱，導柱，導套應遠離操作者，模具壓力中心應通過或靠近模柄中心線，導向定位等重要部件要使操作者能看清楚。4. 設計模具時應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構必須考慮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，工作安全和沖件質量等與沖模的正確安裝有著極大的關系：1：沖模應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確性，避免產生廢品，而且可保證模具壽命。2：模具安裝時將帶有導向的模具上下應同時搬到工作臺面上。應先固定上模，然后根據上模的位置固定下模。3：在沖壓生產過程中，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)設計，在理論知識的指導下，結合認識實習和生產實習中獲得的實踐經驗，在老師和同學的幫助下，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設計。在本次設計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對之前所學過的專業(yè)知識由了更進一步，更深刻的認識，同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是很有用的，而且都是模具設計和制造最基礎的，最根本的知識。本次設計歷時兩個月左右，從最初的領會畢業(yè)設計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結構的分析，對形狀的分析等等，不斷地分析計算，對要進行設計的沖壓件有了一個大致的認識，并在此基礎上綜合考慮生產中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設計的工藝方案。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)設計的鍛煉，使我對模具設計的整個過程有了比較深刻的認識和全面的掌握。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認真的做完這次設計的，也應該認認真真的完成我大學四年里最后也是最重要的設計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位導師，各位老師批評指正。 參考文獻【1】.陳錫棟.沖模設計應用舉例.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.沖壓模具標準件選用與設計指南.北京.化學工業(yè)出版 社.2007.7【4】.翁其金.沖壓工藝及沖模設計.北京.機械工業(yè)出版社.2001.3【5】.夏巨諶李志剛.中國模具設計大典.中國工程學會.2003.5【6】.齊民.于永泗.機械工程材料.大連理工出版社 1988.1【7】.王新華.沖模設計與制造實用計算手冊.北京.機械工業(yè)出版社.2003.3致 謝經過兩個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師段武茂老師。段老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是段老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩段老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝我的同學對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如此我才能順利的完成設計，我要感謝我的母校 ——江西農業(yè)大學，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。