3836 支板的沖壓工藝與模具設(shè)計

3836 支板的沖壓工藝與模具設(shè)計,沖壓,工藝,模具設(shè)計 河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書1緒 論目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當(dāng)大。１.國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，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。進口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(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， 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"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國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)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，再加上國內(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，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書2第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“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，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(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模具質(zhì)量、成本有較大影響，對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)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(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。２.國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(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)模具材料和先進的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書39）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。３.國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、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法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(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)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(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．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％．大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快，使模具的需要不斷增加，而對模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術(shù)在國民經(jīng)濟中的作用越來越顯得更為重要。模具是一種特殊的模型，用來塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝的角度，模具是一種成型制品的特殊工藝裝備。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書4決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“工業(yè)之母” 。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較的落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當(dāng)大。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。沖壓是一種先進的少無切削加工方法，具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、重量輕、加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通訊、軍工、日常用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計，薄板成型后，制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中，與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一，在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料，河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書5通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。1.　沖壓件工藝性分析沖裁件為 Q235 鋼，是碳素結(jié)構(gòu)鋼，強度較高。零件外形簡單，結(jié)構(gòu)對稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能得到的經(jīng)濟精度為 IT7～IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為 。將以上精度與零件的精度要求相比較，可以認為該零件的精度要m4.0?求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。原始資料：工件名稱：支板生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書6厚度：1.2 mm工件形狀如圖 1 所示 圖 12.　工藝方案的確定該零件所需的基本沖壓工序為沖孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：兩個單工序模分別兩次加工，即：落料—沖孔。方案二：沖孔、落料復(fù)合模。方案三：沖孔、落料級進模。 采用方案一，沖模的結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短，價格低，而且通用性好，但是壓力機一次行程內(nèi)只能完成一個工序，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，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?？梢圆捎脹_孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料連續(xù)模。采用方案二，復(fù)合模的行為精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何結(jié)構(gòu)簡單對稱，模具的制造并不困難。采用方案三，級進模，適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn)，模具強度高，生產(chǎn)效率也高，針對該零件，雖然級進模制造復(fù)雜性和價格要比復(fù)合模低，但零件的沖裁精度較差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷對條料精定位，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)方案采用方案二的復(fù)合模為佳。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書73.　必要的工藝計算3.1 排樣設(shè)計 設(shè)計復(fù)合模時，首先要設(shè)計條料排樣圖。該零件具有 T 形特點，直排列時材料的利用率較低，采用直對排（見圖 2）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。查表 2.9 得搭邊值為：工件間 a=1.0mm 和側(cè)面 a=1.2mm。采用導(dǎo)料銷送料，因此采用無側(cè)壓裝置的送料方式，條料寬度的計算公式為： ??0max02??????CDB—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度：B=（43+2 1+9） =54 mm?02.?.0步距：A=D+a=50=1=51mm材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用 550mm×2000mm×1.2mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 54mm ×500 mm 規(guī)格條料 40 條，材料剪切利用率達 90%以上。由材料利用率通用計算公式 =?%10?BAnS式中 S—單個沖裁件的面積，S= =1249.24mm2??24.3529)38(1625?????n—單個步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；n=2；河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書8B—條料寬度，mm; A—送料步距， mm；得一個步距內(nèi)材料的利用率為 η= =81.6%%10542.9?圖 2 排樣圖3.2 計算凸、凹模刃口尺寸查 2.4 表得間隙值 mZZ16.0,18.0inmax??3.2.1 沖孔 mm 凸、凹模刃口尺寸的計算。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，8?所以采用凸、凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸模、凹模刃口尺寸計算如下：查表 2.5 得凸、凹模制造公差： 。2.凸?02.?凹?校核： - =0.18-0.126=0.054mm， + =0.04mm。滿足 - +maxZin 凸 凹 maxZin?凸?的條件。凹?查表 2.6 得：IT14 級時磨損系數(shù) x=0.5。查式（2.5） （8+0.5 0.1） =8.05 mm?????0min凸凸 ）（ ?xd?02.?02.?（8.05+0.0126） =8.176 mm凹凹凹 ）（ iz??河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書93.2.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算。對外輪廓的落料由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法由利于得到最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的要求，其凸、凹刃口部分的尺寸計算如下：當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)時，凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此屬于 A 類尺寸。查表 2.6 得磨損系數(shù) 當(dāng) 0.50 時， =0.5；為 ：x??x當(dāng) <0.50 時, =0.75;按公式(2.8):A =(A - )凹 40?A —凹模尺寸（mm） ；凹A —相對應(yīng)的沖裁件基本尺寸（mm） ；—沖裁件的公差（mm） ；?35 =(35-0.75 0.4) =35.3 mm凹 ?1.0?1.0?50 =(50-0.5 0.84) =50.42 mm凹 418.0?2.08 =(8-0.75 0.1) =8.075 mm凹 41.0??25.0?R8 =(8-0.75 0.1) =8.075 mm凹 41.0??25.0?落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是 35.3mm、50.42mm、8.075mm 不必標(biāo)注公差，但要求在技術(shù)條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 ，最大不超過 （落料凹模刃口部分尺寸示意圖mZ126.0in?mZ18.0ax?見圖 3）河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書10圖 3 落料凹模刃口部分尺寸示意圖3.3 沖裁力的計算落料力 F =Lt =（ 50+8 2+2 27.02+2 8.9+14.82） 1.2 450落 b????=152.66 1.2 450=82438.2N=82.44kN式中 F—沖裁力（kN）L—沖裁周邊長度（mm）t—材料厚度（mm）—材料抗拉強度(MPa)b?沖孔力 F 孔 ==Lt =8 1.2 450=13564.8N=13.565kNb???沖孔時的推件力 = n 推F推k孔取直壁式刃口的凹模刃口形式，由表 2.21 查的 h=6,則 n=h/t=6/1.2=5查表 2.7 得， =0.05 故推k= n =5 0.05 13.565 kN =3.391 kN推 推 孔 ?落料式的卸料力 = F卸 卸k落查表 2.7 得， =0.03 故卸k= F =0.03 82.44kN=2.473kN卸 卸 落式中 K 推 、 F 卸 —推件力系數(shù),n—同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù), n=h/th—凹模洞口直刃壁高度（mm）t—板料厚度( mm)總沖壓力 F 總為= F +F 孔 + + =82.44+13.565+3.39+2.47=111.865 kN總 落 推 卸3.4 壓力中心的確定河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點,模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機滑塊的中心線相重。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命甚至損壞模具。該零件的結(jié)構(gòu)形狀對稱（如圖 4 所示） ，屬于簡單的幾何圖形。對于這類零件沖裁的壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上：因零件左右對稱即取 =0，故只需計算 ， 取零件總高度的一半，cXcY=1/2（35+8）=21.5mm。故刃口輪廓的壓力中心坐標(biāo)為（0，21.5） 。cY圖 4 零件的輪廓河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書124. 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)以上分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥粗?，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊；卡在凸凹模上的廢料有卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，因此選用彈性卸料板來卸下條料廢料。因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右向左送進。為卻保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、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，所以此處采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書135. 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括以下幾方面5.1.1 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi)，由于要設(shè)置推薦塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通形刃口，由于凹模簡單，同時為了降低凹模加工難度和凹模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，得到較高的結(jié)構(gòu)強度，凹模易采用整體式，采用直壁式凹模刃口。查表 2.21，取得刃口高度 h=6mm。凹模外形尺寸計算公式如下：凹模厚度 H= （不小于 15mm） ks凹模壁厚 C=(1.5～2)H式中 k—厚度系數(shù)；s—垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離；C—凹模壁厚 mm ，指刃口至凹模外形邊緣的距離。查表 2.22 取凹模厚度系數(shù) K=0.35，凹模厚度 H= =0.35×43=15.05mm ks凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×15.05=22.55mm 凹模的外形尺寸確定： 凹模外形長度 L：50+2×22.55=95.1mm凹模外形寬度 B：43+2×22.55=98.1mm凹模板整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化為： 100mm×100mm×22mm T10A JB/T 7653-94凹模結(jié)構(gòu)和設(shè)計尺寸如下圖 5 所示：河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書14圖 5：凹模示意圖5.1.2 推件塊的設(shè)計該模具中，被凸凹模推入落料凹模的沖壓件被設(shè)置在落料凹模內(nèi)的推件塊推出，推件塊的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計如圖 6 所示，推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面 0.2～0.5mm。其中與落料凹模接觸的部分按凹模尺寸進行配做，保證單邊間隙 0.1～0.2mm。推件塊采用 45 鋼，熱處理硬度為 43～48HRC。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書15圖 6 推件塊示意圖5.1.3 沖孔 mm 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8?為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級式，且它的外形尺寸較小，所以選用 B 形圓凸模。凸模固定板厚度取 16mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定L= =16+22+1=39mmh?落 料 凹 模凸 模 固 定 板h由于此凸模直徑較小，但長度較短，則強度和剛度足夠，所以無需對其進行強度校何。沖裁時凸模進入凹模刃口 1mm。5.1.4 凸凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7 所示。確定凸凹模安排在模架上的河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書16位置時要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。校核凸凹模的強度：查表 2.23 得凸凹模的最小壁厚為 3.2mm，而實際的最小壁厚為 10mm，故符合要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.126～0.180mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸 10mm 的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高 3～4 級，即定為 0.15mm。圖 7 凸凹模結(jié)構(gòu)示意圖5.2 落料彈性元件的設(shè)計 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選 2 個橡膠彈簧（聚氨酯彈性體） ，每個彈簧的預(yù)壓力為/2=2473/2=1236.5N。卸預(yù) F?1）確定橡膠的自由高度 。根據(jù)選用橡膠的原則可知，由于 =（35%～45%） ，0H許H0H=（10%～15%） 。故 =（25%～30%） ，由于 = =（t+1）預(yù)H工 0工 修 模工 作 h?+5=7.2mm，所以橡膠的自由高度 為：0= =（3.5～４） =28.8mm，取 =30mm03.~25工H工H0經(jīng)校何 + ，故橡膠的高度 選取合適。許 ?預(yù) 工 0河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書172）確定橡膠的橫截面積 A。根據(jù)橡膠選用的原則可知，為使橡膠滿足壓力的要求，則 =AP ，所以，可以確定橡膠彈簧的面積預(yù)F?卸A= /P=1236.5N/2.1Mpa=589預(yù)F2m3） 確定橡膠彈簧的平面尺寸。選用圓筒形橡膠彈簧，根據(jù)摸具結(jié)構(gòu)取中間小徑d=10mm，外徑 D 可根據(jù)橫截面積 A= （D +d ）求出，D=4?2 5897.10??30mm。橡膠彈簧形狀如圖 8 所示。?4）校核橡膠彈簧的自由高度 。 /D=1,在 0.5 /D 1.5 的范圍內(nèi)，不會導(dǎo)0H?0H致橡膠的失穩(wěn)，可以使用。5）橡膠的安裝高度。 = - =30-3=27mm。裝 0預(yù)圖 8： 聚氨酯彈性體5.3 模架的設(shè)計模架的各零件標(biāo)記如下：上模座： 110×130×25mm HT200 GB/T2855.5下模座 110×130×30mm HT200 GB/T2855.6導(dǎo) 柱 A20h51×20mm 20 JB/T 2861.1導(dǎo) 套 A20H6×70×28mm 20 GB/T 2861.6模 柄 40×60mm Q235?墊板 100×100×6mm 45# JB/T7643.3卸料板 100×100×10mm Q235 凸凹模高度 53mm凸模固定板 100×100×16mm 45# JB/T7643.2凹模 100×100×22mm T10 JB/T7653—94河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書18模具工作時閉合高度:H 閉=h +h +h +h +t+h + h +h上 模 座 墊 板 凸 模 固 定 板 落 料 凹 模 凸 凹 模 墊 板 下 模 座=25+6+16+22+1.2+53+10+30=164mm該模具采用內(nèi)六角螺釘和銷釘緊固，具體選用標(biāo)準(zhǔn)件如下：內(nèi)六角螺釘： M10×50 GB/T 70.1—2000M10×30 GB/T 70.1—2000圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘： M8×70 JB/T 7650.6圓柱銷： A8×55 GB/T 119—1986A4×8 GB/T 119—1986河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書196. 沖壓設(shè)備的選擇開式雙柱可傾式壓力機型號和技術(shù)參數(shù)型號 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH2-25公稱壓力/KN31.5 63 100 160 250滑塊行程/mm25 35 45 70 75最大閉合高度/mm120 150 180 205 260工作臺尺寸/mm160 250?230 310?240 370?300 450?370 560?墊板尺寸30 110?30 140 35 170?40 210?50 260?河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書20/mm模柄孔尺寸/mm25 40??30 55?30 55??40 60?40 60??最大傾斜角度45 35 35 35 30選擇型號為 JH2—25 的開式雙柱可傾壓力機能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：250KN 滑塊行程：75mm最大閉合高度：260mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm工作臺尺寸：370mm×560mm（前后×左右）墊板尺寸：50mm×Ф260mm（厚度×直徑）模柄孔尺寸：Ф40mm×60mm（直徑×深度）最大可傾角：30o7. 繪制模具總裝圖河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書21圖 9 模具總裝圖模具的動作過程是：條料沿兩個擋料銷從右向左送進，活動擋料銷控制其送進步距。上模下行，進行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對上下模的運動起到可靠的導(dǎo)向。凹模接觸活動擋料銷時，擋料銷被壓下，上端面與板料平齊，所以凹模不必設(shè)置相應(yīng)的讓位孔。沖裁完畢，卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由夏末部分的彈性卸料裝置卸下，沖孔廢料河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書22由下模部分的落料孔落下，沖裁下的工件卡在凸模上，隨上模一起回程，上行到一定位置，打桿碰到曲柄壓力機上的打料橫桿，打桿和推件塊把工件推出模外，完成一次沖裁。如此循環(huán)進行連續(xù)沖裁。附：說明書中所有“查表 XXX”、 “見公式 XXX”的內(nèi)容均來自原紅玲主編的《沖壓工藝與模具設(shè)計》一書 。結(jié)束語大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書23技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械/CAD 制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個大概的認識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識。在指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。支板屬于復(fù)合沖裁件，分沖孔和落料兩部分。分析其工藝性，并確定工藝方案，根據(jù)分析確定本制件可以采用復(fù)合模具完成，然后根據(jù)沖裁力選取沖裁時用的的壓力機。本設(shè)計主要是進行沖孔、落料模具設(shè)計，需要計算沖孔、落料時凸、凹模間的刃口間隙，凸、凹模尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。因制件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有可靠的定位、頂出裝置，足夠的開模高度，因此需要確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長度，以達到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，它可以選用標(biāo)準(zhǔn)的模架，直接對模板進行加工，選材容易，成本低，制造周期短。這次沖孔落料復(fù)合模具的設(shè)計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。設(shè)計中，充分利用和查閱了各種資料，運用了大學(xué)期間學(xué)到的模具專業(yè)知識和所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械/CAD 制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性等。這次設(shè)計是對過去所學(xué)過的機械方面的知識進行了一次溫習(xí)和總結(jié)，將所學(xué)過的知識串在了一起。并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。在設(shè)計的過程中，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，相信這次畢業(yè)設(shè)計完成的比較好。同時通過設(shè)計使我認識到，要想做為一名合理的模具設(shè)計人員，必須河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書24要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，實踐經(jīng)驗，熟悉多種工藝及加工方法，要多總結(jié)勤學(xué)習(xí)。并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。致 謝首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師知識淵博的、誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！感謝母校——河南機電高等?？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)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進行課題研究的同窗郭會芳同學(xué)，和她在一起討論、研究使我受益非淺。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書25歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。最后，我非常慶幸在三年的學(xué)習(xí)、生活中認識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[1] 原紅玲主編.沖壓工藝與模具設(shè)計[ M].北京:機械工業(yè)出版社，2008.8[2] 翟德梅主編.模具制造技術(shù)[ M]. 北京：化工工業(yè)出版社，2005.5[3] 楊占堯主編. 沖壓模具設(shè)計手冊[ M]. 北京：高等教育出版社，2008.3[4] 高軍主編.沖壓模具與標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南[ M].北京：化工工業(yè)出版社，[5] 李學(xué)鋒主編.模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程[ M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.7[6] 許德珠主編.機械工程材料[ M]. 北京：高等教育出版社，2001.6[7] 寇世瑤主編.機械制圖[ M].北京：高等教育出版社，2004.7河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書26[8] 高為國主編. 模具材料[ M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.2[9] 孫鳳勤主編.沖壓與塑壓成型設(shè)備[ M].北京:高等教育出版社,2008.8[10] 陳于萍主編.互換性與技術(shù)測量[ 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