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本科畢業(yè)設計說明書 題 目 典型沖壓件計算機輔助 工藝和模具設計 院 部 材料科學與工程學院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 班 級 材本 034 姓 名 王玉靜 學 號 2003091094 指導教師 任國成 完成日期 2007 年 6 月 20 日 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 I 目 錄 摘要 ABSTRACT 1 前 言 1 1 課題的特點及研究意義 1 1 2 模具發(fā)展行業(yè)的研究現狀 1 1 3 課題設計思路及研究內容 2 2 工藝分析及計算 2 1 引言 3 2 2 沖壓件工藝分析 3 2 3 沖壓件工藝方案的確定 3 2 4 沖壓件工藝計算 4 2 4 1 修邊余量的確定 4 2 4 2 計算毛坯直徑 4 2 4 3 排樣及搭邊 7 2 4 4 拉深次數的確定 7 2 4 5 拉深凹模圓角的確定 8 3 模具設計 3 1 落料拉深模具設計 9 3 1 1 落料拉深凸凹模結構的確定及有關尺寸的計算 9 3 1 2 落料凹模結構的確定 10 3 1 3 拉深凸模結構的確定及有關尺寸的計算 11 3 1 4 拉深凹模結構形式的選擇 12 3 1 5 其他零件的選擇 13 3 1 6 閉合高度的計算 14 3 1 7 沖裁力的計算及壓力機的選擇 15 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 II 3 1 8 模具總裝圖 18 3 2 二次拉伸模具設計 19 3 2 1 拉深凸模和凹模結構的確定及有關尺寸的計算 19 3 2 2 確定是否使用壓邊圈 20 3 2 3 其他零件的選擇 20 3 2 4 閉合高度的計算 22 3 2 5 拉深力的計算及壓力機的選擇 22 3 2 6 模具總裝圖 23 3 3 切邊模具設計 23 3 3 1 切邊凸模結構的確定及有關尺寸的計算 23 3 3 2 切邊凹模結構的確定及有關尺寸的計算 23 3 3 3 廢料切刀 23 3 3 4 上下模座及導柱導套的選擇 24 3 3 5 閉合高度的計算 24 3 3 6 切邊力的計算及壓力機的選擇 26 3 3 7 模具總裝圖 27 4 結 論 29謝 辭 30 參考文獻 31 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 III 摘 要 本設計課題研究的是 NZJ50 耐張管接頭中的一個重要零件 導線包頭 材料為 08 鋼 厚度為 0 3mm 屬于大批量生產尺寸精度要求一般 本文的主要內容是分析它的工藝性并設計它的沖壓模具 首先根據該零件的結構特 點和所用材料特點進行工藝分析和工藝計算 進而確定出工藝方案 確定的工藝方案中 選用三套模具 第一套是落料拉深復合模具 第二套是二次拉深模具 最后一套為切邊 模具 然后根據工藝計算對模具的具體結構和所需各個零件進行設計和選擇 通過計算 各所需力 初選用壓力機為開式壓力機 J23 6 3 其公稱壓力為 63KN 最后在計算機上 用 CAD 繪圖軟件畫出所有的總裝圖和零件圖 并標注各個零件的尺寸 技術要求及其 制造標準 設計過程中參考了各種文獻資料和技術標準 關鍵詞 沖壓模具 工藝分析 模具設計 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 IV Typical Stampings Computer aided Process and Designing of Dies ABSTRACT The subject deals with some forms of pressing process of conductive ire joint that is an important item of NZJ50 The item s material is steel 08 Thickness is 0 3mm The item is subjected to a great quantity of production The size precision is normal The important content is that We design dies basing on the item s characteristic and practical necessity By proper technical analysis and technical calculation we work out three kinds of designing project Comparing these projects we select the best project of all The project includes three sets of dies the first one is a blanking drawing compound die and the other one is a second drawing die and the last one is a cutting die It is efficient and the structure is not complex Then calculate the pressure of each proce and choose proper press machine here the choice is J23 6 3 a kind of gap frane press Choose standard items and design other items At last draw them all in computer by CAD which is a program basing on drawing And give clear indication of standard to manufacture The designing process refers to some technical standards and other reference books Key words stamping die technical analysis die designing 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 1 1 前 言 1 1 課題的特點及研究意義 隨著科學技術的不斷發(fā)展 加工技術不斷深化 加工件的精度日益提高 近年來模 具的制造也得到長足的進步 至今 我國模具制造行業(yè)的產值已超過機床工業(yè) 有關板 料沖壓技術方面的問題愈來愈為人們所關注 相應的沖壓工藝理論的研究及沖壓機理的 探討也隨之不斷深化 如何從沖壓工序基本應力與變形狀態(tài)的分析著手 改善沖件的質 量精度 并提高模具的壽命也就顯得愈為重要 沖壓 鍛造 壓鑄 注塑 擠壓 旋壓 等材料加工工藝屬于少無切削加工工藝 該類成形工藝方法與切削加工相比 具有生產 效率與材料利用率高 產品質量與穩(wěn)定性好 能耗與成本低等顯著特點 因而在電子信 息 儀器儀表 交通 輕工 家電等行業(yè)中得到廣泛應用 因此 模具是現代加工制造 業(yè)規(guī)模生產不可或缺的工藝裝備 材料成形工藝與模具在產品生產的各行各業(yè)中發(fā)揮著 極其重要的作用 在現代機械制造中 模具設計己成為國民經濟中一個非常重要的行業(yè) 許多新產品的開發(fā)和生產 在很大程度上依賴于模具制造技術 特別是在汽車 輕工 電了和航天等行業(yè)中尤顯重要 本課題研究的是 NZJ50 耐張接頭的重要零件 導線包頭的成形工藝 該件較小 且薄 模具中零件布置較難 成形難度大 所需工序多 生產批量大 要求效率高 結 構形式如圖 1 1 所示 傳統(tǒng)的導線連接是采用壓接或炸接的方法 工藝比較復雜 勞動 強度大 通常連接一個接頭需要花費十幾分鐘 甚至是幾個小時 費時又費力 為了解 決這一難題 聯(lián)合開發(fā)的快速導線連接管和耐張接頭是輸電線路連接器材的更新?lián)Q代產 品 該產品可有效地提高導線連接效率 由幾十分鐘縮短為幾分鐘 大大降低了勞動強 度和生產成本 特別是因突發(fā)事件造成停電事故的搶修中 能迅速排除故障 正常供電 取得良好的社會效益和經濟效益 1 2 模具發(fā)展行業(yè)的研究現狀 我國的模具工業(yè)的發(fā)展 日益受到人們的重視和關注 在電子 汽車 電機 電器 儀器 儀表 家電和通信等產品中 60 80 的零部件都要依靠模具成形 型 用 模具生產制件所具備高精度 高復雜程度 高一致性 高生產率和代消耗 是其它加工 制造方法所不能比擬的 近幾年 我國模具工業(yè)一直以每年 15 左右的增長速度發(fā)展 2003 年 我國模具總產值超過 400 億元人民幣 我國模具行業(yè)日趨大型化 而且精度 將越來越高 10 年前 精密模具的精度一般為 5 m 現在已達 2 3 m 不久 1 m 精度 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 2 的模具將上市 隨著零件微型化及精度要求的提高 有些模具的加工精度公差就要求在 1 m 以下 這就要求發(fā)展超精加工我國模具行業(yè)要進一步發(fā)展多功能復合模具 一套 多功能模具除了沖壓成形零件外 還擔負疊壓 攻絲 鉚接和鎖緊等組裝任務 通過這 種多功能的模具生產出來的不再是成批零件 而是成批的組件 如觸頭與支座的組件 各種微小電機 電器及儀表的鐵芯組件等 多色和多材質塑料成形模具也將有較快發(fā)展 這種模具縮短了產品的生產周期 今后在不同領域將得到發(fā)展和應用 圖 1 1 導線包頭的結構形式 1 3 課題設計思路及研究內容 本社計課題研究的是 NZJ50 耐張管接頭中的一個重要零件 導線包頭的成形過程 首先要通過工藝分析及工藝計算確定概零件成形的工藝方案 然后根據工藝方案 分別 設計選擇各個零部件 最后設計其總裝圖 并在 CAD 上分別畫出零件圖和總裝圖 最 后根據設計過程寫出畢業(yè)設計說明書 零件圖如圖 1 1 所示 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 3 2 工藝分析及計算 2 1 引言 沖裁工件的工藝性 是指沖裁工件對沖壓工藝的適應性 即沖裁件的形狀 尺寸大 小 尺寸偏差 形位公差與尺寸基準等是否符合沖裁工藝的要求 沖裁工件的工藝性對 沖裁工件的質量 材料利用率 生產率 模具制造難易 模具壽命 操作方式及沖壓設 備的選用等都有很大影響 一般情況下 對沖裁工件工藝影響最大的是幾何形狀 尺寸 和精度要求 良好的沖裁件工藝性應能滿足材料省 工序少 產品質量穩(wěn)定 模具較易 加工 操作方便且壽命較高等要求 從而顯著降低沖裁工件的制造成本 沖裁工藝對工件幾何形狀的要求 1 沖裁工件的形狀盡可能對稱 簡單和便于實現無廢料與少廢料排樣 2 除無廢料沖裁或鑲拼結構外 應避免尖角 在各直線或曲線的連接處 應用 適宜的圓角過度 3 沖裁件的懸臂或窄槽不宜太長或太窄 否則會降低模具壽命 4 對腰圓形沖裁件 若圓弧半徑 R 1 2B B 為料寬 則可采用少廢料排樣 反之就不能采用少廢料排樣 否則會有臺肩產生 2 2 沖壓件工藝分析 該零件為帶凸緣筒形件 要求內形尺寸 通過拉深可達到圖樣要求 零件要求內形 尺寸 料厚 0 3mm 材料為 08 鋼 材料工藝性較好 沒有厚度改變的要求 零件形狀 簡單對稱 底部圓角 r 5mm t 滿足拉深圓角要求 凸緣圓角 r 1mm 查 沖壓手冊 得凹模圓角最小為 2 5mm 通過加工后的整形來滿足零件圓角處的要求 零件圖上未 標注公差尺寸的極限偏差按 GB T1804 2000 規(guī)定的 IT14 級精度 2 3 沖壓件的工藝方案的確定 該零件屬于大批量生產 尺寸精度要求一般 因不注重實用性 所以采用復合模具 較為經濟 根據該零件所用材料的特點和結構特點進行工藝分析和工藝計算經分析最終 確定出兩套工藝方案 1 三套模具 一套落料拉深模具 一套二次拉深模具 一套切邊模具 2 兩套模具 一套落料拉深模具 一套二次拉深切邊模具 從制作模具的復雜程度分析和零件生產的批量來考慮 第一套方案較為實用 零件 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 4 屬大批量生產 工藝性較好 落料拉深是典型的復合模具 效率較高 若后兩道工序也 采用復合模具 雖效率較單工序高 但模具制造復雜 增加制造成本 因此確定該零件 的工藝方案為落料拉深復合模具 二次拉深模具以及切邊模具 由四個工序三套模具來 完成 2 4 沖壓件工藝計算 2 4 1 修邊余量的確定 一般拉深件在拉深成形后 工件口部或凸緣周邊不齊 必須進行修邊 以達到工件 的要求 因此 在按照工件圖樣計算毛坯尺寸時 必須加上修邊余量后再進行計算 因該零件為圓筒形帶凸緣形狀如圖 2 2 所示 因此確定該零件毛坯形狀為圓形 圖 2 2 零件圖的結構形式 根據 d 凸 d 1 01 d 凸 為零件凸緣直徑 11 9mm d 為零件拉伸部分外徑尺寸為 11 6mm 查 冷沖壓模具設計與指導 表 3 1 查得該拉深件的修邊余量為 1 8mm 2 4 2 計算毛坯直徑 形狀復雜的旋轉體拉深件 求毛坯直徑時需用形心法 即任何形狀的母線繞旋轉旋 轉 所得到的旋轉體面積等于母線長度 l 與其重心繞軸線旋轉所得周長 2 x 的乘積 x 是該段母線重心至軸線的距離 即旋轉體的表面積為 F 2 lx 2 4a x 2 4b R sin180 如圖 2 3 所示 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 5 重 心 位 置 圖 2 3 旋轉體母線 由以上分析 由零件圖的結構特點將零件分為五部分計算其毛坯面積 一 半徑為 5 的圓弧 由圖 2 4 可求出 cosa 0 9 5 圖 2 4 圓弧角度計算簡圖 可得 a arcos 0 65 79 63 由公式 2 4b 可求得 x 3 54mm 由公式 2 4a 可求得 F1 154 41mm2 二 半徑為 1 的凸緣處凹形球環(huán) 由圖 2 5 求得角 cos 0 65 1 可得 arcos 0 65 49 46 這部分用規(guī)則形狀面積公式 F2 dl 2rh 2 4c 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 6 l 2 4d 180 r h rsin 2 4e 其中 d 13 2mm 所以由以上公式可得 F 2 30 87mm2 圖 2 5 凸緣處圓角計算簡圖 三 直徑為 11 2mm 的圓筒形 其面積由規(guī)則面積公式 F3 r r h 2 4f 其中 r 11 2 2 5 6mm h 13 35 0 76 5sin79 63 7 67mm 所以 F3 755 27mm2 四 底部直徑為 3mm 的圓形 F4 r r 2 4 g 7 065mm2 五 凸緣部分面積 F5 r1 r1 r2 r2 2 4h 其中 r1 15 5 2 7 75mm r2 11 9 2 5 95mm 所以 F5 77 43mm2 由以上五部分面積可得該毛坯面積為 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 7 F F1 F2 F3 F4 F5 2 4i 1025 045mm2 該毛坯直徑為 R 18 1mm 2 4 3 排樣及搭邊 排樣是指沖件在條料帶料或板料上布置的方法 根據沖件的幾何形狀 選擇有廢料 排樣 查冷沖壓模具設計指導 表 2 18 取搭邊值 a1 1 2 a2 1 5 排樣如圖 2 6 所示 圖 2 6 排樣圖 條料寬度 B D 2a1 23mm 其中 D 20mm 查未注公差尺寸的零件偏差可得上偏差 0 下偏差 0 52 2 4 4 拉深次數的確定 拉深有凸緣圓筒形件時 不能用無凸緣筒形件的首次拉深系數 因為無凸緣筒形件 拉深時是將凸緣部分全部變成工件的側表面 而有凸緣拉深時 相當于無凸緣拉深的中 間階段 因此要判斷能否一次拉深成形 材料相對厚度 t D 0 3 20 100 1 66 凸緣相對直徑 d 凸 D 15 5 20 0 86 r t 5 0 3 17 查 冷沖壓模具設計指導 表 7 1 可得 m 1 0 65 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 8 實際拉深系數 m d D 11 2 20 0 62 因 m 1 m 所以該零件不能一次拉深成形 取 m1 0 65 m 2 0 80 則 d 1 m1 D 0 65 20 11 77mm d2 m2 d1 0 80 11 77 9 41mm d 11 2mm 拉深系數的修正 修正系數 k 1 09 所以 m1 0 71 m2 0 87 d1 13mm d2 11 2mm 拉深高度的確定 首次拉深高度 h1 0 25 d1 D2 dt2 0 43 r1 R1 0 14 d1 r12 R12 2 4g 式中 d1 首次拉深直徑 13mm D 毛坯直徑 20mm dt 凸緣直徑 15 5mm 由上式可算得首次拉深高度 h1 7mm 二次拉深高度 h2 13 35mm 2 4 5 拉深凹模圓角的確定 最小凹模圓角半徑 R 10 6 t 3 1 8mm 所以取凹模最小圓角半徑為 2mm 凹模底部圓角半徑 R 15 20 t 4 5 6 6mm 取凹模底部圓角半徑為 5mm 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 9 3 模具設計 3 1 落料拉深復合模具設計 3 1 1 落料拉深凸凹模結構的確定及有關尺寸的計算 采用順裝式復合模具 凸凹模裝在上模上 采用如圖 3 1 所示的結構形式 圖 3 1 落料拉伸凸凹模 順裝式復合模具最小壁厚參考 冷沖壓模具設計指導 表 2 27 為 1 4mm 最小沖 裁直徑為 D 15mm 根據沖裁部分尺寸 選取 D 20mm 其制造公差為 0 010mm 凸 凹模厚度 B 40mm 凸凹模采用分開加工的方法 適用于圓形或形狀簡單的沖裁件 為保證一定間隙 模具制造公差必須滿足下列條件 p d Z2 Z1 落料時 制件半徑為 20mm 查 沖壓工藝設計 表 3 16 得凸模制造公差 p 0 01 凹模制造公差 d 0 02mm Z2 0 05mm Z1 0 01mm 滿足要求 落料凸凹模尺寸計算 Dp D x Zmin 0 0 01 3 1a 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 10 Dd D x 0 0 02 3 1b 其中 D p 凸模的基本尺寸 Dd 凹模的基本尺寸 D 制件的最大外形尺寸 13mm x 系數 查 沖壓工藝設計 表 3 14 得 x 0 75 制件制造公差 根據 冷沖壓模具設計與指導 沖裁件及拉伸件未標注公差 表 8 18 可得 0 1 計算得 Dp 210 0 01 D d 19 60 0 02 3 1 2 落料凹模結構的確定 經分析落料凹模選用如圖 3 2 所示 該形式適用于沖制薄件及尺寸不大的模具 也 適用于把沖件或廢料逆沖壓方向推出的形狀簡單的沖裁模 圖 3 2 落料凹模 凹模尺寸的確定 凹模厚度 Hd kb 15 3 1c 17 05mm 其中 k 系數 查 冷沖壓模具設計與指導 表 2 24 取 k 0 3 b 制件的最大外形尺寸 b 56 834mm 為計算方便取 Hd 20mm 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 11 凹模壁厚 c 1 5 2 Hd 3 1d 25 58 34 1mm 取 c 30mm 凹模長度 B D 2C 3 1e 20 2 30 80mm 凹模階梯高度 h 查 冷沖壓模具設計與指導 表 3 18 h 4mm 時 取 h 5mm 3 1 3 拉深凸模結構的確定及有關尺寸的計算 拉深凸模的結構形式選擇如下 圖 3 3 圖 3 3 拉伸凸模 當拉深后的沖件從凸模上脫下時 由于受空氣的壓力而緊緊包住凸模致使工件不容 易脫下 因此通常需在凸模上開有通氣孔 通氣孔高度 h1應大于沖件的高度 h 一般取 h1 h 5 10 3 1f 13 35 7 20 35mm 為方便計算取 h1 21mm 通氣孔直徑由 沖壓工藝與模具設計 表 10 1 查得 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 12 d 3mm 拉深模具工作部分尺寸的選取 拉深件未注公差尺寸的偏差查 冷沖壓模具設計與指導 沖裁件及拉伸件未標注公 差得 13 0 0 43 11 2 0 430 R50 0 30 由公式 3 1a 和 3 1b 可得 Dp D x 2z 0 Dd D x 0 其中 Dp 凸模的基本尺寸 Dd 凹模的基本尺寸 D 制件的最大外形尺寸 13mm 制件制造公差 根據沖裁件及拉深件未標注公差 查表 8 18 可得 0 43 p d 凸凹模制造公差 查 沖壓工藝設計 表 3 16 可得 p 0 01 d 0 02 z 拉深模單邊間隙首次拉伸時 z 1 1t 0 33mm 二次拉深 z 1 1 05 t 0 3 0 315mm 取 z 0 3 由上式可計算得 Dp 11 940 0 02 Dd 12 60 0 02 3 1 4 拉深凹模結構形式的選擇 毛坯在拉深過程中 其相對厚度約小 毛坯抗失穩(wěn)性越差 越容易起皺 相對厚度 越大 越穩(wěn)定 越不容易起皺 拉伸時 對較薄的材料 為防止起皺 常采用壓邊圈壓 住毛坯 判斷拉深時毛坯是否會起皺 即是否采用壓邊圈 是個相當復雜的問題 在處 理生產中的實際問題時 可按 冷沖壓模具設計指導 表 11 1 近似判斷 經分析該零 件拉深需采用壓邊圈 凹模刃口采用如下形式 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 13 圖 3 4 拉伸凹模刃口形式 3 1 5 其他零件的選擇 一 上下模座及導柱導套的選擇 根據凹模周界的尺寸確定其尺寸分別為 上模座 L B h1 100 80 30mm 下模座 L B h2 100 80 40mm 導柱 d L 20 130mm 導套 d L D 20 70 28mm 上下模座采用后側導向裝置 其結構如圖 3 5 所示 圖 3 5 上模座結構尺寸圖 導柱導套采用滾動形式 為標準件 二 彈性卸料板 彈性卸料板的結構尺寸如圖 3 6 所示卸料板與凸模之間應留有 0 5mm 的單邊間隙 以便保證卸料板與凸模之間的配合 彈性卸料板與凸模間的間隙為材料厚度的 0 1 0 2 倍 卸料板厚度取 10mm 長度 為 120mm 寬為 80mm 三 壓邊圈 為防止拉深時材料起皺 應采用壓邊圈 其結構形式如圖 3 7 所示 四 擋料銷 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 14 選用臺階式固定擋料銷結構形式及尺寸如圖 3 8 所示 圖 3 6 彈性卸料板 圖 3 7 壓邊圈 五 推件塊 推件塊的結構形式及尺寸如圖 3 9 所示 其余零件均參考國家標準形式進行設計 3 1 6 模具閉合高度的計算 模具的閉合高度是指滑塊在下死點及模具在最低工作位置時 上模座上平面與下模 下平面之間的距離 通過以上計算可算出該落料復合模具的閉合高度為 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 15 H 上模座厚度 凸凹模厚度 卸料板厚度 下模座厚度 130mm 沖模的閉合高度 H 應該介于壓力機的最大裝模高度 Hmax 和最小裝模高度 Hmin 之間 滿足下式 Hmax 5mm H Hmin 3 1g 圖 3 8 擋料銷 圖 3 9 推件塊 3 1 7 沖裁力的計算及壓力機的選擇 為了合理設計模具及壓力機設備的選用 必須計算沖裁力 落料力 F klt lt 3 1h 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 16 6820N 其中 l 沖裁件周長 l 2 r 2 3 14 10 62 8mm t 材料厚度 t 0 3mm 材料的抗拉強度 取 400MPa 卸料力 推件力和頂件力一般采用經驗公式進行計算 卸料力 F 1 K1 F 3 1i 341N 其中 K1 經查 冷沖壓模具設計指導 表 5 2 取 0 05 F 落料力 頂件力 F 2 K2 F 3 1j 545 6N 其中 K2 經查 冷沖壓模具設計指導 表 5 2 取 0 08 F 落料力 推件力 F 3 K3 F 3 1k 442 3N 其中 K 3 經查 冷沖壓模具設計指導 表 5 2 取 0 065 拉深力的計算 拉深力 F 4 dt k 3 1l 2743N 其中 d 首次拉深直徑為 13m t 料厚 0 3mm 材料抗拉強度 400MPa 壓邊力 F 5 4 D D d 2r p 3 1m 90 06N 其中 D 直徑 20mm d 首次拉深直徑 13mm r 凹模圓角半徑 2mm 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 17 p 單位壓邊力 2 5MPa 沖裁與拉深不同時進行 因此以落料力為基準選擇壓力機 計算總壓力時只加與落 料同時進行的力 所以 F 總 6820N 因此初選壓力機設備為 J23 6 3 其各主要參數如下 公稱壓力 KN 63 滑塊行程 mm 35 滑塊行程次數 次 mm 170 最大封閉高度 150mm 封閉高度調節(jié)量 35mm 滑塊中心線至床身距離 110mm 立柱距離 mm 150 工作臺尺寸 mm 前后 200 左右 310 工作臺孔尺寸 mm 前后 110 左右 160 直徑 140 墊板尺寸 mm 厚度 30 模柄孔尺寸 mm 直徑 30 深度 55 床身最大可傾角 45 3 1 8 模具總裝圖 模具總裝圖及其明細表見圖 3 10 及表 3 1 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 18 圖 3 10 落料拉伸復合模具 表 3 1 明細表 17 NZJ0701 11 凸模 1 T10A 56 60 16 NZJ0701 10 壓邊圈 1 T8A 淬火 15 NZJ0701 09 凹模 1 T10A 58 62 14 NZJ0701 08 彈性卸料板 1 Q235 13 NZJ0701 07 推件塊 1 45 淬火 12 NZJ0701 06 凸凹模 1 T10A 58 62 11 GB699 卸料螺釘 4 45 淬火 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 19 續(xù)表 3 1 10 GB699 螺釘 8 45 淬火 9 NZJ0701 05 推桿 1 45 43 48 8 NZJ0701 04 凸緣模柄 1 Q235 7 GB699 螺釘 4 45 淬火 6 NZJ0701 03 圓柱銷 2 45 淬火 5 NZJ0701 02 擋料銷 1 45 淬火 4 NZJ0701 01 上模座 1 HT200 3 GB1222 彈簧 4 45Mn 淬火 2 GB699 導套 20 70 28 2 20 滲碳 1 GB699 導柱 20 130 2 20 滲碳 序號 代號 名稱 數量 材料 備注 3 2 二次拉深模具設計 3 2 1 拉深凸凹模結構的確定及有關尺寸的計算 參照首次拉深凸凹模設計 二次拉深凸凹模結構形式采用與首次拉深時相同的結構 只須計算其工作部分的尺寸 由公式 3 1a 和 3 1b 可得 Dp D x 2z 0 Dd D x 0 其中 Dp 凸模的基本尺寸 Dd 凹模的基本尺寸 D 制件的最大外形尺寸 11 2mm 制件制造公差 根據沖裁件及拉深件未標注公差 查 冷沖壓模具設計指導 表 8 18 可得 0 43 p d 凸凹模制造公差 查 沖壓工藝設計 表 3 16 可得 p 0 01 d 0 02 z 拉深模單邊間隙 二次拉深 z 1 1 05 t 0 3 0 315mm 取 z 0 3 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 20 計算得 Dp 10 30 0 01mm Dd 10 88 0 020 其結構形式如圖 3 11 及圖 3 12 所示 圖 3 11 拉伸凹模 圖 3 12 拉伸凸模 3 2 2 確定是否使用壓邊圈 由上套模具分析 查表可確定該次拉深也需使用壓邊圈 其結構尺寸如圖 3 13 所 示 其結構尺寸是由首次拉深后零件的尺寸來確定的 3 2 3 其他零件的選擇 一 上下模座及導柱導套的選擇 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 21 圖 3 13 壓邊圈 上下模座及導柱導套均選用與上套模具相同的結構形式 采用后側導向裝置 導柱 導套采用滾動形式 根據凹模周界的尺寸確定其尺寸分別為 上模座 L B h1 100 80 30mm 下模座 L B h2 100 80 40mm 導柱 d L 20 130mm 導套 d L D 20 70 28mm 其結構形式如圖 3 14 所示 圖 3 14 下模座 二 推件塊 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 22 拉深工序完成后 零件容易被擠在凹模腔內 因此需一個推件裝置 其結構形式如 下 其結構尺寸根據二次拉深后零件的尺寸確定 保證推件塊能起到推件作用 推件塊 與凹模之間應留有 0 3mm 的間隙 以便保證配合具體結構見圖 3 15 圖 3 15 推件塊 其余零件均按照國家標準形式進行設計 為了使壓邊力保持均衡和防止壓邊圈將毛 坯壓得過緊 采用限位螺釘 3 2 4 模具閉合高度的計算 模具的閉合高度是指滑塊在下死點及模具在最低工作位置時 上模座上平面與下模 下平面之間的距離 通過以上計算可算出該落料拉伸復合模具的閉合高度為 H 上模座厚度 凹模厚度 壓邊圈厚度 下模座厚度 130mm 沖模的閉合高度 H 應該介于壓力機的最大裝模高度 Hmax 和最小裝模高度 Hmin 之間 滿足下式 Hmax 5mm H Hmin 3 2 5 拉深力的計算和壓力機的選擇 為合理選擇壓力機 必須計算拉深力 F1 dt 3 2a 計算得 F1 4220N 通過計算所得的閉合高度和拉伸力的大小因此初選壓力機設備為 J23 6 3 其各主 要參數與上套模具相同 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 23 3 2 6 模具總裝圖 模具總裝圖見圖 3 16 所示 圖 3 16 二次拉深復合模具 3 3 切邊模具設計 3 3 1 切邊凸模結構的確定及有關尺寸的確定 該模具為前兩道工序后的修正工序 因此 要根據二次拉深后的零件尺寸來確定各 個模具零件的結構尺寸 其結構尺寸如圖 3 17 所示 3 3 2 切邊凹模結構的確定及有關尺寸的確定 根據設計要求 滿足模具整體要求 凹模結構和尺寸選用如圖 3 18 所示 3 3 3 廢料切刀 沖裁或修邊工作中可裝置圓形或長方形切刀 以代替卸料板將廢料從凸模上卸下 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 24 圖 3 17 切邊凸模 圖 3 18 切邊凹模 廢料刀要緊靠凸模安裝 其刀刃高度要比凸模的刃口低 相當于材料厚度的 2 3 倍 但不小于 2mm 加工后應和凸模緊靠 廢料刀的寬度應比廢料稍寬些 其結構尺寸如下 圖 3 19 所示 下頁 3 3 4 上下模座及導柱導套的選擇 該模具采用與上兩套模具相同結構的模座和導柱導套 該模具的其他零件參照國家 標準進行選擇使用 3 3 5 閉合高度的計算 經計算該模具閉合高度與上兩套模具閉合高度相同 H 130mm 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 25 圖 3 19 廢料切刀 表 3 2 明細表 17 GB699 螺釘 1 T10A 16 GB699 卸料螺釘 1 T8A 淬火 15 NZJ0702 10 壓邊圈 1 T10A 淬火 14 NZJ0702 09 拉深凸模 1 Q235 56 60 13 NZJ0702 08 拉深凹模 1 45 12 NZJ0702 07 推件塊 1 T10A 淬火 11 GB699 螺釘 4 45 淬火 10 GB699 螺釘 8 45 淬火 9 NZJ0702 06 推桿 1 45 43 48 8 NZJ0702 05 凸緣模柄 1 Q235 7 NZJ0702 04 圓柱銷 4 45 淬火 6 NZJ0702 03 上模座 2 45 5 GB699 導套 20 70 28 1 45 滲碳 4 GB699 限位螺釘 1 HT200 淬火 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 26 續(xù)表 3 2 3 GB699 導柱 4 45Mn 滲碳 2 NZJ0702 02 推桿 2 20 43 48 1 NZJ0702 01 下模座 2 20 序號 代號 名稱 數量 材料 備注 3 3 6 切邊力的計算及壓力機的選擇 切邊力 F klt lt 3 3a 其中 l 沖件周長 l d 37 366mm t 料厚 0 3mm 材料的抗拉強度 400Mp 計算得 F 4484N 通過以上閉合高度和切邊力的計算 選取與上兩套模具相同的壓力機型號為 J23 6 3 其主要技術參數也均相同 3 3 7 模具總裝圖 模具總裝圖及其明細表見圖 3 20 及表 3 3 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 27 圖 3 20 切邊模具 表 3 3 明細表 15 NZJ0703 10 廢料切刀 1 T10A 58 62 14 NZJ0703 09 切邊凸模 1 Q235 13 NZJ0703 08 定位塊 1 45 淬火 12 GB699 螺釘 1 T10A 58 62 11 NZJ0703 07 切邊凹模 4 45 淬火 10 NZJ0703 06 推件塊 8 45 淬火 9 GB699 螺釘 1 45 43 48 8 GB699 螺釘 1 Q235 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 28 續(xù)表 3 3 7 NZJ0703 05 推桿 4 45 淬火 6 NZJ0703 04 凸緣模柄 2 45 淬火 5 NZJ0703 03 圓柱銷 1 45 淬火 4 NZJ0703 02 上模座 1 HT200 3 GB699 導套 20 70 28 4 45Mn 淬火 2 GB699 導柱 20 130 2 20 滲碳 1 NZJ0703 01 下模座 2 20 滲碳 序號 代號 名稱 數量 材料 備注 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 29 4 結 論 本文研究的是 NZJ50 耐張管接頭中的一個重要零件 導線包頭的成形過程 根據 該零件所用材料的特點和結構特點進行工藝分析和工藝計算 最終確定出工藝方案 設 計落料拉深成形模具 二次拉深模具及其切邊模具 畫出模具裝配圖與主要零件圖 在設 計過程中通過調研收集沖壓模具設計的有關資料 并參考國內外文獻對 NZJ50 導線包 頭成型過程進行分析 模具總體方案的研究論證 確定沖壓工藝方案 制定沖壓工藝過 程 進行沖壓計算和模具總體方案設計 繪制出模具裝配圖及全部零件圖 最終掌握沖 壓模具的設計方法 設計過程 掌握國家有關標準 在設計過程中 通過工藝分析和工藝計算得出以下幾點 一 要考慮板料在拉深過程中產生的主要破壞形式是 凸緣起皺和筒壁與底部外圓 角相接處的板料破壞 應采取相應措施 選擇合理的拉深系數 二 壓力機的選擇應滿足模具閉合高度以及模具沖裁力的的要求 通過這次畢業(yè)設計 我進一步掌握了模具設計的總體過程 更深層次的掌握了模具 結構的特點 為以后參加工作積累了很好的實際操作經驗 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 30 謝 辭 本文是在指導教師任國成和唐丙濤的悉心指導下完成的 從論文選題 課題調研 試驗指導 理論分析到設計說明書的撰寫 無不傾注了老師的心血和汗水 他嚴肅的科 學態(tài)度 嚴謹的治學精神 精益求精的工作作風 深深地感染和激勵著我 其次我要感 謝和我一組的四位同學 他們在設計過程中給了我很大的鼓勵和幫助 正是由于老師不 辭辛苦的指導和同學們的無私幫助才使得我的畢業(yè)設計順利完成 最后 向所有曾經關心和幫助過我的老師以及同學們表示由衷地感謝 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 31 參考文獻 1 王芳 冷沖壓模具設計指導 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 15 20 2 鄭家賢 沖壓工藝與模具設計實用技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 35 41 3 牟林 胡建華 沖壓工藝與模具設計 M 北京 北京大學出版社 2005 60 61 4 薛啟翔 冷沖壓實用技術等 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 10 18 5 GB T1800 1804 2000 公差與配合 S 80 83 6 GB T1182 1996 GB T1183 1996 GB T1184 1996 形狀和位置公差 代號及其標注 術語及定義 未注公差的規(guī)定 S 19 20 7 GB T2851 1990 GB T2861 1990 冷沖模 S 30 32 8 田嘉生 馬正顏 沖模設計基礎 M 北京 航空工業(yè)出版社 1994 108 113 9 孫鳳勤 模具制造工藝與設備 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 115 119 10 黃健求 模具制造 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 45 50 11 王孝培 沖壓手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1990 119 120 12 王秀鳳 冷沖壓模具設計教材 M 北京 北京航空航天大學內部教材 1995 67 80 13 Danill B Dallas Progressive Dies Design and Manufacture M McGRAW Hill Book Co 1962 11 15 14 ASTME Die Design Handbook M McGRAW HILL Book Co 1955 12 16 15 John A Waller Press Tools and Presswork M 1978 10 12