密封件復合沖壓模具設計

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大連工業(yè)大學藝術與信息工程學院2015屆本科生畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計（論文）任務書 2015 屆 機械工程及自動化 專業(yè) 題 目： 密封件復合沖壓模具的設計 子 題： 學生姓名： 班級學號： 指導教師： 職 稱： 所在系（教研室）：機電與信息工程系 下達日期：2014年7月4日 完成日期：2015年6月12日 摘 要 模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓設計密封件的復合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結構的設計再到工藝計算，一直到最后的模具裝配圖。同時，模具也是機械制造業(yè)中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質量優(yōu)良、工藝適應性好等特點,被廣泛應用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車性能不斷提高，汽車零部件中對高精度、形狀復雜鍛件的需求量越來越大，鍛造新工藝、省材、節(jié)能工藝等技術的開發(fā)對于新型汽車零件的生產(chǎn)尤為重要。我國沖壓模具無論在數(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，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量 進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。 本文主要是以密封件為例，設計和制定密封件的工藝設計和工藝設備的選擇以及沖壓模具設計。 關鍵詞： 密封件； 工藝設計； 沖壓模具； 模具設計  Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure,floatcompressedneceengththdirectionprocedurework.Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmultivariable,non-linear, strong-coupling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,therefore.Thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulum.Firstofall,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby.Afterseveraltestmatrixvaluetheresultsarenotsatisfactoryresponse,thenweoptimizematrixbyusingGeneticAlgorithm.Simulationresultsshow:ThesystemresponsecanmeetthedesignrequirementseffectivelyafterGeneticAlgorithmoptimization.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign. Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop；Fout degreesfreedom 目 錄 摘要............................................................................................................2 Abstract.....................................................................................................3第一章緒論 9 1.1模具工業(yè)簡介........................................................................................................................5 1.2模具分類..................................................................................................................................5 1.3沖壓模具簡介........................................................................................................................5 1.4我國沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢.....................................................................................6 1.5沖壓加工的特點.....................................................................................................................6 第二章零件的工藝分析擬定 6 2.1沖裁件的工藝性分析 7 2.1.1 選擇雙面間隙 8 2.1.2沖裁模刃口尺寸計算原則 9 2.1.3沖孔和落料刃口尺寸計算 9 2.2確定沖壓工藝方案 10 2.3選擇模具結構形式 12 2.3.1 模具的形式 13 2.3.2 定位裝置 14 2.3.3卸料裝置 15 2.3.4.導向零件 16 2.3.5.模架 17 第三章必要的工藝計算 17 3.1排樣設計與計算 21 3.2計算沖壓力 21 3.3計算模具壓力中心 22 3.4計算模具刃口尺寸 23 第四章密封件復合模主要零件的設計計算 24 4.1落料凹模 25 4.2沖孔凸模長度及強度校核 25 4.3凸凹模長度確定及壁厚校核 26 4.4凸凹模固定板尺寸 27 4.5墊板結構與設計 28 4.6卸料板的設計 29 4.7模座的選擇 30 第五章壓力機校核 31 5.1模柄孔的校核 32 5.2模具閉合高度的校核 33 5.3壓力機工作臺尺寸的校核 34 5.4沖裁力校核 34 第六章繪制模具總裝配圖 35 總結 36 致謝 37 參考文獻 38 第一章緒論 1.1模具工業(yè)簡介 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域，其技術水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。 隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，模具技術的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。1. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展2.模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展。3.快速經(jīng)濟制模技術得到應用。4.特種加工技術有了進一步的發(fā)展。5.模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。6.模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速。7.模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同。 在專用模鍛設備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結構也比較復雜生產(chǎn)率高。 1.2 模具分類 模具分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等。模鍛的分類根據(jù)設備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機模鍛，平鍛機模鍛，摩擦壓力機模鍛等。錘上模鍛所用的設備為模鍛錘，通常為空氣模鍛錘，對形狀復雜的鍛件，先在制坯模腔內初步成形，然后在鍛模腔內鍛造。精密模鍛則是在模鍛基礎上發(fā)展而來，能夠鍛造一些復雜形狀，尺寸精度高的零件，如：錐齒輪，葉片，航空零件等。在模鍛錘或壓力機上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。 汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點： 一、是模具向大型、精密、復雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達到100噸的巨型模具及型腔精度達到0.5μm的超精模具和能與2500次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進模等；模具專業(yè)化和標準化程度得到進一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標準件使用覆蓋率大都已達到或超過了80%等；行業(yè)結構進一步改善，如產(chǎn)品結構和進出口結構正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內容的技術改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。 二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進一步發(fā)展，勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼2006年之后，全國的模具城得到了進一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。 三、是國際合作進一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)2007年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。在中國模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進一步受擠壓，利潤率進一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領域已呈飽和之勢和低水平的重復。大量投資的結果雖然對促進模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內人士的擔憂。目前，在部分領域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認落后，而且總體來說，不是落后一點點，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結構、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進水平相比有著較大差距。此外，當然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。 1.3沖壓模具簡介 沖壓模具(StampingTooling)是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。 沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類： 根據(jù)工藝性質分類 （1）沖裁模沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 （2）彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 （3）拉深模是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 （4）成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 1.4我國沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 改革開放以來，隨著 民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增 。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造 整個鏈條中最基礎的要素之一， 模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CA國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服 務。達到一要求急需發(fā)展如下幾項： (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。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (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”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術這是一種替代傳統(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(像數(shù)控銑一樣)，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。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。 (5)提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。 (6)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就顯得十分必要。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(TiN、TiC等)、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均有較大的影響，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)。CNC雕刻機在國內的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機主機生產(chǎn)廠一點也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當然要選合適的設備，如果選型不當，不但不能賺錢反而令陷入為機器打工的苦澀局面。那么什么樣的機床才是好機床？我們認為好機床的定義是這樣的：能夠在短期內收回投資的機床才是好機床。數(shù)控機床的設計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準，這樣花錢和掙錢的比例關系將直接影響您的生意，所以仔細分析功能進行選型是有效（CNCengravingandmillingmachine），嚴格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床（HSCMACHINE）。還是讓我們首先搞清楚三個機型區(qū)別： 1、數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設備 2、數(shù)控雕銑機用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設備 3、高速切削機床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設備深入分析上述設備的結構可以幫我們做出正確的選擇 一、從機械角度機床的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作臺，滑板，十字花臺等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分 1、數(shù)控銑加工中心。非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求非常好優(yōu)點：能進行重切削； 缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機床靈活性，對于細小的部分和快速進給無能為力。 2、 數(shù)控雕銑機非移動部分鋼性要求好移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。優(yōu)點：可進行比較細小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工；缺點：由于鋼性差所以不可能進行重切削。 1.5沖壓加工的特點 沖壓是利用安裝在沖壓設備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門就必須要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代。 與其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點： (1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。 (2)沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 (3)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 (4)沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 第二章零件的工藝分析擬定 2.1、沖裁件的工藝性分析 （1）材料45#是碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。 （2）工件結構 該零件形狀簡單?？走吘噙h大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復合沖壓工序。 （3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標注公差，屬自由公差，按IT14級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。 2.1.1 選擇雙面間隙 沖裁間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命的影響很大。因此，設計模具時一定要選擇一個合理的間隙。間隙在這個范圍內，就能得到質量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（），最大值稱為最大合理間隙（）。 由表查得， 表5-1 沖裁模初始雙面間隙z（） 2.1.2 沖裁模刃口尺寸計算原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結果使間隙越來越大。落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準；設計沖孔模時，以凸模尺寸為基準?？紤]到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹模基本尺寸應取尺寸公差范圍的較小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^大尺寸。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不合格，會使模具的壽命降低。 刃口加工的方法有兩種，一種是凹模與凸模分別加工法，另一種是凸模與凹模配合加工法配作法。 采用凸模凹模分開加工時，應在圖樣上分別標注凸模凹模刃口尺寸與制造公差，為了保證間隙值應滿足下列關系式： 當出現(xiàn)的情況，當大的不多時可以適當調整以滿足上述條件，這時凸凹模的公差直接按公式，和確定。如果出現(xiàn)時，就采用配做法。 配作法就是先按設計尺寸制造出一個基準件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙配制另一個零件。 2.1.3 沖孔和落料刃口尺寸計算 沖孔刃口計算： ，， ，，， 表5-2 沖孔凸模、凹模的極限偏差 基本尺寸 凸模極限下偏差 凹模極限上偏差 -0.020 +0.020 +0.025 +0.030 —0.025 +0.035 進行調整: 查表5-3得 將已知數(shù)據(jù)和查表結果帶入公式： 表5-3 系數(shù) 材料厚度t/mm 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差/mm 落料刃口尺寸計算： 當以凹模為基準件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于第一類尺寸。 ， === === === === 凹模磨損后變小的尺寸，為第二類尺寸。 === 其中、、為不變尺寸 = 2.2、確定沖壓工藝方案 該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 2.3、選擇模具結構形式 2.3.1模具的形式 此工件有兩個孔，若采用正裝式復合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應嚴格控制，以免強度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復合模。 2.3.2定位裝置 采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設讓位孔。 2.3.3卸料裝置 1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復合模，所以卸料板安裝在下模。 2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。 3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。 2.3.4導向零件 導向零件有許多，如用導板導向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導柱導套進行導向，則雖然導向精度高，壽命長，但結構比較復雜，所以不采用；針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動式導柱導套進行導向即可。而且模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。 2.3.5模架 若采用中間導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用后側導柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結構比較緊湊,本設計決定采用后側導柱模架。 第三章 必要的工藝計算 3.1排樣設計與計算 1、單直排 a、搭邊。查《沖壓模具設計與制造》，確定搭邊直a、a1 t = 8 mm，工件間a1 =7 mm。 側搭邊 a = 6mm。 b、條料寬度。采用無側邊裝置，所以 B=（D+2a）= （160+7+7）= 174mm 式中——條料寬度的單向偏差，mm，查表得=-0.15mm c、送料步距： S = L + a =100 +6 = 106 mm d、材料利用率 利用CAD軟件，查得其面積為1163.542mm 條料一個步距內的面積為4534=1530 mm =100%=100%=76.04% 排樣圖如下： 3.2計算沖壓力 沖裁力公式為 P= P+ P 式中 P —— 沖裁力； P—— 沖孔沖裁力； P——落料沖裁力。 （1） 沖孔沖裁力P孔。 P= Pt 式中 L ——沖孔周長； t ——材料厚度，t=8mm； ——材料抗拉強度，MPa，查手冊，2A14，=375~460MPa，取=400MPa。 所以 P = Lt=（232+28）1400=35168N （2） 落料沖裁力P落。 P= Lt 所以 P= Lt=（++264）14 00 =77605.3N （3） 卸料力P。 P= K P 式中 P——卸料力； K——卸料系數(shù)，查表K=0.04~0.05，取K=0.04。 所以 P= K P=0.0477605.3N=3104.212N （4） 推件力P P = KPn 式中 K——推料系數(shù)，查表取K=0.055； n——同時卡在凹模洞孔內的件數(shù)，取n=3。 所以 P = KP n=0.055351683N=5802.72N （5） 總沖壓力P總。沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結構不同計算公式不同，當采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為 P =P+ P+ P= P+ P+ P+ P=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N122KN 初選壓力機型號為：JH23—25。 該壓力機的主要參數(shù)： 公稱壓力250KN 滑塊行程75mm 最大封閉高度260mm 封閉高度調節(jié)量55mm 工作臺尺寸560370 模柄孔尺寸4060 3.3 計算模具壓力中心 由于該零件關于中心對稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。 3.4計算模具刃口尺寸 落料 設工件的尺寸為,根據(jù)計算原則，落料以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 =（） D=（D） =（D） 沖孔 設沖孔尺寸為，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 d=(d+x) d=(d+z)=(d+x+z) 孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為L兩個孔時，其凹模型孔中心距可按下式確定。 L=L 上述式中： 、D ——落料凹、凸模尺寸； d、 d ——沖孔凸、凹模尺寸； D ——落料件的最大極限尺寸； d ——沖孔件孔的最小極限尺寸； L、 L ——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸； ——工件制造公差； z——最小合理間隙； x ——磨損系數(shù)； ——凸或凹模的制造公差，可按IT6~IT7級來選取，也可查選取，或取（），（）。 為了保證初始間隙不超過Z即++,和選取必須滿足以下條件： + 外形由落料獲得， 16由沖孔同時得到： 查表得：Z=0.1mm,Z=0.14mm, 則 Z-Z=(0.14-0.1)mm=0.04mm 由于尺寸為自由公差，均為IT14級，所以=0.5mm 設凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則 沖16孔： d=(d+)=(16+0.50.43) =16.215mm d=( d+ Z)=(16.215+0.1)=16.315mm 校核：+ 0.011+0.0180.14-0.1 0.029<0.04（滿足間隙公差條件） 落料 D=(D- )=(30-0.50.15) =29.925mm D=( D- Z)=(29.925-0.1)=29.825mm 校核：+ 0.012+0.0080.14-0.1 0.002<0.04（滿足間隙公差條件） 符合精度要求。 第四章密封件復合模主要零件的設計計算 4.1落料凹模 1）厚度H H=K 式中 K——修正系數(shù)，查表K=1.25； P——落料沖裁力，N，P=77605.3N=78KN。 代入 H=1.25=24.7mm 取H=20mm 2）長度和寬度L、B L=l+2W 式中 W——垂直于送料方向的凹模型孔壁間最大距離。 W1.2 H=1.220=24mm 所以 L= l+2W=252+12+242=110mm B= B+2W=26+242=74mm 取 L=120mm B=70mm 由于凹模內要設置推件塊，為了使模具加工簡單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊板的厚度各為10mm。 4.2 沖孔凸模長度及強度校核 1）沖孔凸模長度L. L=H+l H=(0.6~0.8)H H=K l= H 以上各式中 H——凸模固定板厚度； H——沖孔凸模厚度； P——沖孔沖裁力； K——系數(shù)； l——凸模自由長度； H——落料凹模厚度，H=20mm。 所以H=K=1=15.2mm，取H=16mm H=(0.6+0.8)H=(0.6~0.8)16 = 9.6~12.8mm，取H=10mm l= H=20mm 所以L= H+l=10+20=30mm 2）凸模強度——壓應力校核 校核公式為： 式中 P——沖孔沖裁力，N，P=7536N， F——凸模最小斷面積，F(xiàn)=r=3.1433=28.26mm， []——凸模材料的許用壓應力，MPa，材料為Cr12，查手冊，[]=(1000~1600)MPa,取[]=1200MPa. 因為 ==266.7MPa<[] 所以凸模強度符合要求。 4.3 凸凹模長度確定及壁厚校核 1）凸凹模長度H確定 H=H-F+H-1+H=50-20+10-1+20=59mm60mm 式中 H——彈簧的自由長度，mm，H=50； F——彈簧壓縮量，mm； H——卸料板厚度，mm，取H=10mm； H——固定板厚度，mm，取H=20mm。 2）凸凹模壁厚校核。 查表，倒裝復合模最小壁厚n=2.7mm，（料厚t=1mm） 此例中n=6-3=3mm> n 所以滿足最小壁厚n> n的要求。 4.4 凸凹模固定板尺寸 凸凹模形狀為矩形12070,厚度取20mm，與凸凹模過盈配合。 4.5 墊板結構與設計 理論上，確定是否需要墊板的方法如下： 條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應力超過模座材料的許用壓應力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 式中 ——凸模端面壓應力，MPa； ——模座材料許用壓應力，鑄鐵約為100MPa，鋼約為200MPa； P——沖裁力，N； F——凸模上端面面積，mm； D——凸模上端面直徑，mm。 墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為3~10mm。 墊板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為48~52HRC。墊板淬硬后兩面應磨平，表面粗糙度R0.32~0.63um。 本例中上模部分已有墊板。下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計算，很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。 4.6卸料板的設計 1）卸料板的形狀和尺寸。 卸料板取矩形板，厚度為H=10mm，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。 2）卸料板上成形孔的設計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。 4.7 模座選擇 由于模板周界為12070mm，所以選 上模座 1258030 GB/T2855.5—1990 下模座 1258030 GB/T2855.6—1990 材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小140mm，最大165mm。 導柱20130 GB/T2861.1—1990 導套207028 GB/T2861.6—1990 第五章壓力機校核 初選壓力機型號為：JH23—25. 該壓力機的主要參數(shù)：公稱壓力250KN 滑塊行程75mm 最大封閉高度260mm 封閉高度調節(jié)量55mm 工作臺尺寸560370 模柄孔尺寸4060 1.模柄孔的校核 模柄的尺寸為4080，上模座厚度為30mm，則模柄伸出上模座的高度為50mm<60mm，因此合適。 2.模具閉合高度的校核 模具的閉合高度H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機的最大封閉高度260mm，其調節(jié)量為55mm，則壓力機的最小閉合高度為205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項也可滿足要求。 3.壓力機工作臺尺寸的校核 查手冊，該型號模座的外形尺寸為：194142mm，壓力機的工作臺尺寸為560370mm，符合每邊留出60~100mm的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。 4.沖裁力校核 沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力P為122KN<壓力機的公稱壓力250KN，所以合適。 綜上所述：型號為JH23—25的壓力機符合要求。 第六章 繪制模具總裝配圖 結 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度本文所設計的是管套壓裝專機的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 參考文獻 [1]王孝培主編. 沖壓手冊. 機械工業(yè)出版社 1990.11 [2]王一梅主編.典型實用模具圖冊.江蘇科學技術出版社1991.8 [3]模具實用技術叢書編委會主編. 沖模設計應用實例.機械工業(yè)出版社.2000.4 [4]丁松聚主編.冷沖模設計. 機械工業(yè)出版社. 2001.10 [5]徐政坤主編. 沖壓模具設計與制造. 化學工業(yè)出版社.2005.1 [6]付宏生主編. 冷沖壓成形工藝與模具設計制造. 化學工業(yè)出版社.2005.3 [7]K.Stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊. 化學工業(yè)出版社.2003.2 [8]楊占堯主編.現(xiàn)代模具工手冊. 化學工業(yè)出版社.2007.7 [9]高軍、李嘉平、修大鵬等編著.沖壓模具標準件選用與設計指南. 化學工業(yè)出版社.2007.2 [10]楊占堯主編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社.2008.3 [11]周本凱編著.沖壓模具設計實踐. 化學工業(yè)出版社.2008.3 [12]中國就業(yè)培訓技術指導中心組織編寫.模具設計師.中國勞動社會保障出版社.2008.5 致 謝 在論文完成之際，我首先向我的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導師在學業(yè)上嚴格要求，精心指導，在生活上給了我無微不至的關懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學業(yè)階段的學業(yè)的同時，也學到了很多做人的道理，明確了人生目標。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經(jīng)過近半年努力的設計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現(xiàn)。 四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。