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1 目 錄 緒論 1 1 沖壓工藝性分析和方案的確定 1 1 零件工藝性分析 3 1 2 工藝方案的確定 4 2 模具總體設(shè)計 2 1 模具類型的選擇 5 2 2 操作與定位方式 5 2 3 卸料 出件方式 5 2 4 確定送料方式 6 2 5 確定導(dǎo)向方式 6 3 零件的工藝計算 3 1 拉深工藝計算 7 3 2 落料拉深復(fù)合模工藝計算 9 3 3 沖孔切邊復(fù)合模工藝計算 15 3 4 沖壓工藝過程 17 4 模具零部件結(jié)構(gòu)的確定 4 1 定位零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 4 2 卸料 頂件 推件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 4 3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 4 4 其他支承零件的設(shè)計 22 4 5 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 4 6 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 4 7 模具閉合高度 25 4 8 模具零部件設(shè)計 25 4 9 確定裝配基準(zhǔn)模 26 2 5 沖壓設(shè)備的選用與校核 5 1 落料拉深復(fù)合模壓力機(jī)設(shè)備的選用 27 5 2 沖孔切邊復(fù)合模設(shè)備的選用 27 5 3 校核模具閉合高度 28 6 模具的工作原理 6 1 落料拉深復(fù)合模的工作原理 28 6 2 沖孔切邊復(fù)合模的工作原理 29 7 結(jié) 論 30 8 參考文獻(xiàn) 31 9 致 謝 32 3 緒論 模具是生產(chǎn)工業(yè)化產(chǎn)品的主要工藝裝備 作為成型工具與沖壓 鍛造 鑄 造等金屬制成品成型設(shè)備以及非金屬材料制成品設(shè)備相配套 磨具工業(yè)是整個 國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 隨著模具的迅速發(fā)展 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中 模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn) 品不可缺少的重要工藝設(shè)備 模具可以分為冷沖壓模具 熱鍛模具 塑料模具 鍛造模具 玻璃模具和橡膠模具等 而其中用途最廣泛 歷史最悠久的是冷沖 壓模 并且冷沖壓模的技術(shù)很成熟 冷沖壓工業(yè)分為兩大類 分離工序和成形 工序 分離工序就是將沖壓件和板料按照實際輪廓進(jìn)行分離 分離工序又可以 被分為落料 沖孔 剪切等 成形工序是使沖壓毛坯在不被其他完整性條件下 產(chǎn)生塑性變形 并且轉(zhuǎn)化成所要求的產(chǎn)品形狀 成形工序又被分為彎曲 拉深 翻邊脹形 擴(kuò)孔 縮孔和旋壓等 這次設(shè)計選取了冷沖壓模具設(shè)計 某型錐形蓋沖壓模具設(shè)計 本設(shè)計主要 分為兩部分 一部分是對錐形蓋進(jìn)行沖壓工藝分析與計算 一部分是對錐形蓋 進(jìn)行模具設(shè)計 第一 先對錐形蓋進(jìn)行工藝分析與計算 包含確定工藝分析與設(shè)計方案 確定排樣 計算沖裁力與選擇沖壓設(shè)備等 第二 對錐形蓋進(jìn)行模具設(shè)計 主要做好是模具主要零部件的設(shè)計與計算 與模具的裝配 在進(jìn)行設(shè)計時 零件的形狀必須結(jié)合手冊循序漸進(jìn)的進(jìn)行模具 設(shè)計 這次模具設(shè)計是對以前所學(xué)知識的一次實踐 由于我沒有實踐經(jīng)驗所以 很多東西都要依靠手冊 包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定 模具設(shè)計包括模具 工作零件 定位零件 卸料及推件零件 導(dǎo)向零件和連接固定零件的設(shè)計 在 設(shè)計時要使用到 CAD 計算機(jī)輔助設(shè)計軟件對于提高設(shè)計的速度和質(zhì)量很有幫 助 這也是當(dāng)今模具行業(yè)發(fā)展的選擇 為了更好地完成任務(wù) 在三個半月的設(shè)計期間還到工廠進(jìn)行了實習(xí) 參觀 了沖壓模具的生產(chǎn)加工過程 這加強(qiáng)了我們實際生產(chǎn)中模具的認(rèn)識 更有利于 我們完成模具設(shè)計 對于本次畢業(yè)設(shè)計 應(yīng)該要達(dá)到以下目的 1 綜合運(yùn)用所學(xué)的理論與生產(chǎn)實際知識 進(jìn)行一次冷沖壓模設(shè)計的實際 訓(xùn)練 4 2 綜合運(yùn)用四年大學(xué)里所學(xué)的各門學(xué)科的知識 以致能融會貫通 進(jìn)一步 了解從模具設(shè)計到模具制造的整個工藝流程 3 掌握模具設(shè)計的基本技能 如計算 繪圖 查閱設(shè)計資料和手冊 熟 悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等 本次設(shè)計是在賀紅林老師認(rèn)真 耐心的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助 交流下 對 模具的經(jīng)濟(jì)性 模具的壽命 生產(chǎn)周期 及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面 仔細(xì) 的分析下而進(jìn)行設(shè)計的 在此 我對他們表示衷心的感謝 由于本人水平有限 缺乏實踐經(jīng)驗 所以在設(shè)計中難免產(chǎn)生不足和錯誤 望各位老師批評和指正 以使我的畢業(yè)設(shè)計做到合理 同時也為我走出校門步 入社會打下堅實的基礎(chǔ) 5 1 沖壓工藝性分析和方案的確定 1 1 零件工藝性分析 工件錐形蓋為圖 1 所示的拉深件 材料 鋼 材料厚度 大批量生08 0 5mm 產(chǎn) 圖 1 工件圖 其工藝性分析內(nèi)容如下 1 1 1 材料分析 08 鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 屬于深拉深級別鋼 具有良好的拉深成形性能 1 1 2 結(jié)構(gòu)分析 該零件屬于旋轉(zhuǎn)體帶有凸緣的錐形件 是結(jié)構(gòu)簡單帶一個階梯的軸對稱曲 面形狀拉深件 其形狀 尺寸符合工藝性要求 所以該零件沖壓工藝性較好 零件凸緣上均布著六個 的小孔和底孔 為了確?？椎奈恢脺?zhǔn)確和精度 4 18 將其加工放在拉深結(jié)束后沖裁 此外 零件口部圓角半徑均為 R1 滿足拉深件 口部圓角半徑大于或等于兩倍料厚的要求 1 13 精度分析 零件上尺寸均為未注公差尺寸 普通拉深即可達(dá)到零件的精度要求 選精 度等級為 工件的所有未注明公差均由文獻(xiàn) 表 查得 12 1 2 10 6 1 2 工藝方案的確定 零件的生產(chǎn)包括落料 拉深 切邊 沖孔等工序 其總體工藝過程有 以下幾種 方案一 先落料 然后拉深 再切邊 最后沖孔 單工序模生產(chǎn) 方案二 落料拉深復(fù)合 沖孔切邊復(fù)合 復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 拉深級進(jìn)模 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 后進(jìn)切邊沖孔 以上的三種方案 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要四副單工序模 成本高而 生產(chǎn)效率低 難以滿足大批量生產(chǎn)要求 方案二需要兩副復(fù)合模 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造難度加大 成本高 但工件的相對位置精度及生產(chǎn)效率都較高 滿足大批 量生產(chǎn)要求 工件精度也能滿足要求 操作方便 方案三中的級進(jìn)模比單工序 模生產(chǎn)率高 減少了模具和設(shè)備的數(shù)量 工件精度較高 便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn) 自動化 對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件 用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難 時 可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出 但級進(jìn)模輪廓尺寸較大 制造較復(fù)雜 成本較高 一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件 通過對上述三種方案的分析比較 進(jìn)行壓生產(chǎn)采用的方案二為佳的方案 7 2 模具設(shè)計 2 1 選擇模具的類型 通過進(jìn)行沖壓工藝的分析可知 采用復(fù)合模沖壓 因為倒裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比較簡單 所以可以利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行 推件卸件可靠 這樣有利于操作 還可以為機(jī)械化出件提供有利的條件 應(yīng)用 十分廣泛 因此具類型為倒裝式復(fù)合模 2 2 操作與定位方式 2 2 1 操作方式 雖然是大批量生產(chǎn)零件 但生產(chǎn)也可用手工送料方式 同樣能滿足生產(chǎn)要 求 這樣就可以降低生產(chǎn)成本 提高經(jīng)濟(jì)效益 2 2 2 定位方式 由于該模具采用了條料 所以控制條料的送進(jìn)方向選用兩個固定擋料用來 銷導(dǎo)料 沒有側(cè)壓裝置 可以采用固定擋料銷定距作為控制條料的送進(jìn)步距 因為條料第一件的沖壓位置有一定的長度余量 可以靠操作工目測來定 2 3 卸料 出件方式 2 3 1 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料 剛性卸料卸料力較大是采用固定卸料板結(jié)構(gòu) 常用厚度較大精度要求不高 的工件沖裁 當(dāng)卸料板只起卸料作用時 卸料版凸模的間隙隨會材料厚度的增 加而增大 單邊間隙取 當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向 0 2 0 5 t 作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙 此時要求凸模卸料時不 能完全脫離卸料板 主要用于卸料力較大 材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒 裝的場合 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 主要用于料厚小于或等于 的2mm 板料由于有壓料作用 沖出的工件平整精度較高 卸料板與凸模之間的單邊間 隙選擇 若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時 二者的配合間0 1 0 2 t 隙應(yīng)小于沖裁間隙 常用作落料模 沖孔模 正裝復(fù)合模的卸料裝置 工件平直度較高 卸料力較小 料厚為 相對較薄 卸料力不大偶遇0 5 為彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便 并且操作者可以看見條料在模具中的送 8 進(jìn)動態(tài) 且彈性卸料板對工件施加的是柔性力 不容易造成工件表面的損傷 故采用彈性卸料方式進(jìn)行卸料 2 3 2 出件方式 對于復(fù)合模生產(chǎn) 應(yīng)采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率 2 4 送料方式的確定 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度 B 大于送料 方向的凹模長度 L 故采用縱向送料方式 即由前向后送料 2 5 導(dǎo)向方式的確定 方案一 采用對角導(dǎo)柱模架 由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線 上 所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn) 常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料 模 復(fù)合模 方案二 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架 由于前面和左 右不受限制 送料和操作比 較方便 因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè) 工作時 偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損 嚴(yán) 重影響模具使用壽命 且不能使用浮動模柄 方案三 四導(dǎo)柱模架 具有導(dǎo)向平穩(wěn) 導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠 剛性好等優(yōu)點(diǎn) 常 用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件 以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓 模架 方案四 中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上 導(dǎo)向平穩(wěn) 準(zhǔn)確 單只能一個方向送料 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式 為提高模具壽命和工 件質(zhì)量 該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式 即方案二最佳 3 零件的工藝計算 9 3 1 拉深工藝計算 零件材料厚度為 0 5mm 比較小 所以所有計算以毛坯直徑為準(zhǔn) 3 1 1 確定零件修邊余量 零件的凸緣相對直徑 8632 2 69 式中 凸緣直徑 錐形件中徑 查文獻(xiàn) 表 得修邊余量 1 4 8 2 2mm 所以 修正后拉深件凸緣的直徑應(yīng)為 86 2 2 2 mm 90 4mm 3 1 2 確定坯料尺寸 D 按照 拉深前毛坯面積等于拉深后工件面積 的原則 查文獻(xiàn) 表 1 得到以下表面積 的計算公式 4 13 F 1 124 3224mm2 803 84mm2 2 22 2 16 6 2 60 322 2 17 21mm 2 2 2 12 17 2 60 322 mm2 2485 09 2 3 4 3 2 2 22 4 70 2 1 2 8 12 mm2 341 51 2 4 4 2 3 2 8 2 4 2 1 70 2 1 8 12 mm2 341 51 2 5 3 5 70 6 2 mm2 879 20 2 6 4 2 3 2 8 2 4 2 1 70 2 1 8 12 mm2 348 67 2 7 4 42 3 2 2 4 90 42 70 2 1 2 mm2 2345 71 2 1 2 3 4 5 6 7 803 84 2485 09 803 84 341 51 879 20 348 67 2345 71 mm2 8007 85 2 4 4 8007 85 101 其中零件凸緣部分的表面積為 F凸 7 2345 71 2 10 零件除去凸緣部分的表面積為 1 2 3 4 5 6 803 84 2485 09 803 84 341 51 879 20 348 67 mm2 5662 14 2 3 1 3 判定能否一次拉深成形 因為零件為帶一個階梯的錐形件 所以首先要判定錐形部分能否一次拉 深成形 零件的坯料相對厚度 100 0 5101 100 0 50 式中 柸料厚度 柸料尺寸 零件的相對高度 16 6 32 0 3 式中 錐形件部分的高度 錐底直徑 查文獻(xiàn) 表 得 符合淺錐形件拉深的條件 所以 1 4 61 0 25 0 3 零件的錐形部分能一次拉深成形 又因為零件帶一個階梯 所以要判定階梯形部分能否一次拉深成形 零件 的坯料相對厚度 100 0 5101 100 0 50 零件的相對高度 16 32 0 5 式中 工件高度 錐底直徑 查文獻(xiàn) 表 得拉深次數(shù)為 次 所以零件的階梯形部分能一次拉深成 1 4 28 1 形 通過以上兩次判定可以確定零件可以一次拉深成形 3 1 4 拉深系數(shù) 32101 0 317 式中 錐底直徑 柸料尺寸 3 1 5 判定是否用壓邊圈或拉深筋 由于拉深時 毛坯的變形程度不大 拉深后回彈較大 為減小回彈常使 用帶平面邊圈或拉深筋的拉深模 因為零件的坯料相對厚度 100 0 5101 100 0 50 拉深系度 32101 0 317 查文獻(xiàn) 表 得零件可以用壓邊圈 1 4 31 11 3 2 計算落料拉深復(fù)合模的工藝 3 2 1 落料凸 凹模刃口尺寸 根據(jù)零件形狀特點(diǎn) 刃口尺寸計算采用分開制造法 落料尺寸為 落料凹模刃口尺寸計算如下 101 0 3 0 3 查文獻(xiàn) 表 得該零件沖裁凸 凹模最小間隙 最大 1 2 36 0 040 間隙 查文獻(xiàn) 表 凸模制造公差 凹模制 0 060 3 3 6 0 02 造公差 將上述各值代入 校驗是否成立 經(jīng) 0 03 校驗 不等式不成立 又因為凸 凹模制造公差為 0 4 0 4 0 060 0 040 0 008 0 6 0 6 0 060 0 040 0 012 重新取 所以可按凸 凹模制造基本公式計算 0 008 0 012 工作零件刃口尺寸凹模刃口尺寸 0 101 3 1 0 6 0 012 0 100 7 0 012 0 凸模刃口尺寸 0 100 7 0 040 0 0 008 100 66 0 0 008 3 2 2 拉深凸 凹模尺寸計算 拉深后零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸的直徑為 由公式70 0 3 0 3mm 確定拉深凸 凹模間隙值 查文獻(xiàn) 表 得間隙系數(shù) 所以拉深凸 1 4 52 n 0 2 凹模間隙值 0 5 0 2 0 5 0 51 則拉深凹模 0 4 0 69 7 0 4 0 6 0 51 0 03 0 70 45 0 03 0 拉深凸模 0 4 0 69 7 0 4 0 6 0 0 03 69 94 0 0 03 3 2 3 排樣設(shè)計與計算 1 排樣方式的選擇 方案一 有廢料排樣 沿沖件外形沖裁 在沖件周邊都留有搭邊 沖件尺 寸完全由沖模來保證 因此沖件精度高 模具壽命高 但材料利用率低 12 方案二 少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響 沖件質(zhì)量差 模 具壽命較方案一低 但材料利用率稍高 沖模結(jié)構(gòu)簡單 方案三 無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些 但材料利用率最 高 通過上述三種方案的分析比較 綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量 該沖件的排樣 方式選擇方案一為佳 考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直 排最佳 2 排樣計算 因為零件采用單直排排樣方式 所以查文獻(xiàn) 表 得零件間的搭邊值 3 3 14 為 零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為 由于模具采用無側(cè)壓裝置的1mm 1 2 導(dǎo)料板結(jié)構(gòu) 則條料上零件的步距為 條料的寬度應(yīng)為 101 1 102mm 2 0 101 3 2 1 2 0 5 0 0 6 104 2 0 0 6 式中 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 側(cè)搭邊值 條料寬度的 單向 負(fù)向 偏差 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 查文獻(xiàn) 表 選用規(guī)格為 的板料 計算裁料 2 3 1 0 5 650 1300 方式如下 采用縱裁時 每板的條數(shù) 條 1 650 104 2 6 每條的工件數(shù) 件 2 1300 102 12 每板的工件數(shù) 個n n1 n2 6 12 72 材料利用率為 1 100 72 1012 2 650 1300 100 68 27 式中 一張條料上的沖裁件總數(shù)目 一個沖裁件的實際面積 條 1 料寬度 條料長度 采用橫裁時 每板的條數(shù) 條 1 1300 104 2 12 每條的工件數(shù) 件 2 650 102 6 每板的工件數(shù) 個n n1 n2 12 6 72 材料利用率 72 1012 2 650 1300 100 68 27 經(jīng)計算橫裁 縱裁時板料利用率相同都為 為了便于工人的操作 選用68 27 第一種裁法 排樣圖如圖 2 所示 13 圖 2 排樣圖 3 2 4 力的計算 模具為落料拉深復(fù)合模 動作順序是先落料后拉深 現(xiàn)分別計算落料力 拉 深力 和壓邊力 拉 壓 1 3 101 0 5 300 61813 67 62 式中 沖裁力 沖裁周邊長度 材料厚度 系數(shù) 一般取 1 3卸料力 0 05 62 3 頂 件力 0 08 62 5 推件力 16 0 063 62 62 5 80 5 16 式中 沖裁力 同時梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù) 凹模洞口的直壁高度 取 材料厚度 卸料力 頂件力 推件力系數(shù) 查文獻(xiàn)8 表 所得 1 2 32 因為零件采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁 所以 62 3 5 70 拉 32 0 5 380 1 21 23112 07 23 式中 錐頂直徑 材料厚度 材料強(qiáng)度極限 查文獻(xiàn) 表 2 3 10 取 系數(shù) 查文獻(xiàn) 表 得380 1 4 381 21 壓 90 42 2 702 2 3 7709 85 8 式中 開始拉深時的壓邊面積 單位壓邊力 查文獻(xiàn) 表 取 1 4 47 3 因為拉深力與壓邊力的和小于落料力 即 拉 壓 23 8 31 14 所以 應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備 查文獻(xiàn) 表 初選設(shè)備為 1 13 9 J23 6 3 3 2 5 確定壓力中心 因為此圖形為對稱圖形 固它的壓力中心即重心就是此圖形的對稱中心 3 2 6 凸 凹模圓角半徑的確定 凹模圓角半徑 0 8 0 8 101 90 4 0 5 2 式中 柸料尺寸 凸緣直徑 材料厚度 凸模圓角半徑 取 0 7 1 0 0 7 1 0 2 1 4 2 2 3 2 7 彈性元件的選取與計算 1 因為橡膠允許承受的負(fù)荷較大 安裝調(diào)整靈活方便 故選取橡膠為彈性 元件 2 卸料橡膠的設(shè)計 1 卸料板的工作行程 1 1 1 0 5 1 5 6 5 凸模刃口修磨量一般為 取 5 10 5 2 橡膠的自由高度 0 橡膠高度尺寸為 取 0 1 0 25 0 30 0 10 25 6 50 25 26 3 橡膠預(yù)壓縮量 0 橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的 所以10 15 0 0 10 0 0 10 26 2 6 4 橡膠允許的總壓縮量 2 為保證橡膠不過早失效 其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的 一般45 為 取 2 0 35 0 45 0 2 0 35 0 0 35 26 9 1 5 橡膠橫截面積 A 橡膠所產(chǎn)生的壓力 由橡膠的總預(yù)壓量 查文獻(xiàn) 3000 35 表 得橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力 所以 1 15 38 2 10 30002 10 2 1428 6 2 6 橡膠外徑 D 15 取D 2 1 27 132 1 27 30002 10 44 5 45 7 校核橡膠高度與橡膠外徑之比 在 范圍內(nèi) 所以橡膠高度與橡膠外徑 0 2645 0 58 0 5 0 1 5 符合要求 8 查文獻(xiàn) 表 得聚氨酯橡膠的幾何尺寸為 1 15 40 45 12 5 0 25 1 68 9 橡膠的安裝高度 4 4 0 1 25 6 5 18 5 3 3 沖孔切邊復(fù)合模工藝計算 圖 3 3 3 1 計算的切邊凸 凹模尺寸 刃口尺寸計算采用分開制造法 具體計算尺寸為 落料凹模刃口 86 0 3 0 3 尺寸計算如下 16 查表 得該零件沖裁凸 凹模最小間隙 最大間隙2 36 0 040 查表 凸模制造公差 凹模制造公差 0 060 3 6 0 02 將上述各值代入 校驗是否成立 經(jīng)校驗 0 03 不等式不成立 又因為凸 凹模制造公差為 0 4 0 4 0 060 0 040 0 008 0 6 0 6 0 060 0 040 0 012 重新取 所以可按凸 凹模制造基本公式計算 0 008 0 012 工作零件刃口尺寸 凹模刃口尺寸為 0 86 1 0 6 0 012 0 85 4 0 012 0 凸模刃口尺寸為 0 85 4 0 040 0 0 008 85 36 0 0 008 3 3 2 計算沖孔凸 凹模的尺寸 刃口尺寸計算采用分開制造法 具體計算尺寸為 沖 4 01 0 1 18 0 2 0 2 孔凸 凹刃口尺寸計算如下 查文獻(xiàn) 表 得該零件沖裁凸 凹模最小間隙 最大間隙 1 2 36 0 040 查文獻(xiàn) 表 凸模制造公差 凹模制造公 0 060 3 3 6 0 02 差 將上述各值代入 校驗是否成立 經(jīng)校驗 0 03 不等式不成立 又因為凸 凹模制造公差為 0 4 0 4 0 060 0 040 0 008 0 6 0 6 0 060 0 040 0 012 重新取 所以可按凸 凹模制造基本公式計算 0 008 0 012 工作零件刃口尺寸 凹模刃口尺寸為 4 01 0 1 的 1 0 3 9 1 0 1 0 0 008 4 0 0 008 凸模刃口尺寸為 1 1 0 4 0 060 0 012 0 4 06 0 012 0 17 凹模刃口尺寸為 18 0 2 0 2 的 2 0 17 8 1 0 2 0 0 008 18 0 0 008 凸模刃口尺寸為 2 2 0 18 0 060 0 012 0 18 06 0 012 0 3 3 3 力的計算 模具是一套落料沖孔復(fù)合模 采用廢料切刀去除切邊廢料 其所需沖裁力和推 件力分別為 沖 切 邊 沖孔 1 3 86 6 4 8 0 5 300 78414 15 78 推 推 沖 16 0 063 78 79 則所需總工作力 總 沖 推 78 79 157 查文獻(xiàn) 表 初選設(shè)備為 1 13 9 J23 16 3 3 4 壓力中心的確定 由于這個圖形是對稱的 所以它的壓力中心就是它的重心也就是這個圖形的對 稱中心 3 4 沖壓工藝過程 首先事落料和拉深 在原材料料上沖裁成柸料 然后拉深成為工件所需的形狀 如圖 4 所示 圖 4 工序圖 1 18 再沖孔和切邊 沖裁出所需的孔 將工件凸緣上的余量切去 得到所需的工件 如圖 5 所示 圖 5 工序圖 2 4 模具零部件結(jié)構(gòu)的確定 4 1 定位零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4 1 1 條料的橫向定位裝置 選用的是兩個固定擋料銷來導(dǎo)料 查文獻(xiàn) 表 得固定擋料銷用直徑 1 15 49 的標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸 8 4 1 2 條料的縱向定位裝置 選用的是固定擋料銷 因為圓柱頭式擋料銷制造簡單 使用和更換方便 決定選用圓柱頭式擋料銷 根據(jù)導(dǎo)料板的厚度 查文獻(xiàn) 表 得固定擋料 1 15 49 銷用直徑 的標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸 8 4 2 卸料 頂件 推件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 4 2 1 卸料裝置的設(shè)計 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 選用的是彈性卸料裝置 故用的是彈性卸料 板 用的彈性卸料板是以導(dǎo)料板為送料導(dǎo)向的沖模中使用的彈性卸料裝置 卸 料板凸臺部分的高度為 0 1 0 3 式中 卸料板凸臺高度 導(dǎo)料板高度 板料厚度 所以 6 0 3 0 5 5 4 工件為中小件卸料 彈性卸料板的厚的高度為 刀 20 圖 6 4 2 2 推件裝置的設(shè)計 1 當(dāng)為落料拉深模時 選用不需要推板和連接推桿組成中間傳遞結(jié)構(gòu) 而由打桿直接推動推件塊的剛性推件裝置 推桿文獻(xiàn) 表 選用直徑 1 15 42 標(biāo)準(zhǔn)的 A 型帶肩推桿 8 2 當(dāng)為切邊沖孔模時 選用由打桿 推板 連接推桿和推件塊組成的剛 性推件裝置 推桿文獻(xiàn) 表 選用直徑 標(biāo)準(zhǔn)的 A 型帶肩推桿 1 15 42 8 20 圖 7 4 2 3 頂件裝置的設(shè)計 頂件裝置選用由頂桿 頂件塊和裝在下模底下的彈頂器組成的彈性頂件裝 置 這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié) 工作可靠 沖裁件平直度較高 彈頂器做成 通用的 其彈性元件是橡膠 4 3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 3 1 凹模外形結(jié)構(gòu)及其固定方法 根據(jù)零件形狀和尺寸 采用整體式凹模 直接用螺釘和銷釘緊固在下模座 上 采用螺釘和銷釘定位固定時 要保證螺孔間 螺孔與銷孔間及螺孔 銷孔 與凹模刃壁間的距離不能太近 詳細(xì)距離文獻(xiàn) 表 2 3 24 4 3 2 凹模孔口的結(jié)構(gòu)形式 選用孔口為直刃壁的凹模 因為板厚 所以直刃壁高度取 0 5 8 4 3 3 凹模輪廓尺寸的確定 1 凹模厚度 H 式中 垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離 系數(shù) 考慮板料厚度 的影響 查文獻(xiàn) 表 得 2 3 25 0 15 所以 但該工件上還需沖很多較小的小孔 0 15 101 15 21 且均在同一凹模上進(jìn)行 所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)增加 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 取 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 取其 凹 45 凹 51 2 垂直于送料方向的凹模寬度 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 2 5 4 0 101 2 5 4 0 45 213 5 281 2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 2 5 4 0 101 2 5 4 0 51 127 5 204 送料方向的凹模長度 凹 1 2 2 式中 送料方向的凹模刃壁間最大距離 送料方向的凹模刃壁至 1 2 凹模邊緣的最小距離 查文獻(xiàn) 表 得 2 3 26 2 40 所以 為了保證凹模有足夠的強(qiáng)度 101 2 40 181 將其外徑增大到 2000 4 4 其他支承零件的設(shè)計 4 4 1 模柄的設(shè)計 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 選用 個螺釘緊固于上模座的凸緣模柄 4 2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 選用 個螺釘緊固于上模座的凸緣模柄 3 4 4 2 凸模固定板的設(shè)計 根據(jù)工件形狀 選用標(biāo)準(zhǔn)圓形的凸模固定板 其厚度一般為凹模厚度 的 綜合考慮 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 取60 80 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 取 1 0 6 0 6 45 27 1 0 6 0 6 51 31 4 4 3 校核墊板的采用與否 式中 凸模頭部端面對模座的單位面積壓力 凸模承受的總壓力 凸模 頭 部端面支承面 積 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 5000 62000 67000 所以 22 670000 322 2 83 查文獻(xiàn) 表 得模座材料的許用壓應(yīng)力 因為 2 3 34 90 140 所以可以不加墊板 墊 10 4 4 4 凸凹模固定板的設(shè)計 根據(jù)工件形狀 選用標(biāo)準(zhǔn)圓形的凸凹模固定板 綜合考慮 當(dāng)為落料 拉深復(fù)合模時 取其厚度為 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 取其厚度為 3 30 3 20 圖 8 4 4 5 壓邊圈的設(shè)計 選用剛性壓邊圈裝置 根據(jù)工件的凸緣部分 為了防止起皺 綜合考慮取 壓邊圈厚度為 19 23 圖 9 4 4 6 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置 個卸料螺釘 公稱直徑為 螺紋部分為2 12 卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間 以保證卸料的正常運(yùn)動 10 50 4 4 7 銷釘?shù)倪x用 根據(jù)多方面的考慮 選用圓柱銷 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 取其公稱尺寸 為 和 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 取其公稱尺寸為 l 55mm l 60mm l 50mm 4 5 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 5 1 凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法 根據(jù)零件形狀和尺寸 采用整體式凸模 直接用螺釘和銷釘緊固在下模座 內(nèi) 緊固在下模座的部分代替了凸模固定板 4 5 2 凸模長度計算 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 凸 1 凹 式中 凸模固定板厚度 凸模進(jìn)入凹模的深度 取 1 0 5 1 1mm 所以 27 45 1 71 2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 所沖孔為圓孔 為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度 將沖孔凸孔凸模設(shè)計成階梯式 采用數(shù)控銑削床加工 24 凸 1 1 凹 凸 2 1 凹 式中 凹模的高度 工件的高度 凹 所以 凸 1 31 51 81 凸 2 31 51 16 66 4 6 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 零件外形相對復(fù)雜 根據(jù)實際情況并考慮加工 為了滿足凸凹模強(qiáng)度和剛 性 將凸凹模設(shè)計成凸臺式 使裝配修磨方便 采用成形銑 成形磨削加工 4 6 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 凸凹模的總長度為 L凸凹 2 3 4 式中 彈性卸料板厚度 凸凹模固定板厚度 橡膠安裝高度 2 3 4 增加長度 它包括凸模的修磨量 凸模進(jìn)入凹模的深度 凸模 0 5 1 固定板與卸料板之間的安全距離等 一般取 10 20 所以 L 15 30 18 5 15 5 79 4 6 2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 凸凹模的總長度為 L凸凹 3 5 式中 凸凹模固定板厚度 廢料切邊刀刃口高度 3 5 增加長度 它包括凸模的修磨量 凸模進(jìn)入凹模的深度 工件的高度 凸模固定板與卸料板之間的安全距離等 一般取 0 5 1 10 20 所以 L 20 15 16 7 58 4 7 模具閉合高度 1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 上 凸凹 凹 下 式中 上模座的高度 凸凹模的高度 凹模的高度 上 凸凹 凹 25 工件的高度 下模座的高度 下 所以 45 79 45 16 50 203 2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 上 墊 凸固 凹 凸凹 刀 凸凹板 下 式中 墊板厚度 凸模固定板厚度 廢料切刀刃口到切 墊 凸固 刀 邊凹模的高度 凸凹模固定板高度 凸凹板 所以 45 10 31 51 20 20 50 227 4 8 模具零部件設(shè)計 4 8 1 模具采用的是后置導(dǎo)柱模架 根據(jù)以上計算結(jié)果 查文獻(xiàn) 表 得模架規(guī)格為 1 當(dāng)為落料拉深 2 3 35 復(fù)合模時 上模座 下模座 200 200 45 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 200 200 50 32 160 32 105 43 2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 上模座 下 200 200 45 模座 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 200 200 50 32 190 32 115 43 4 8 2 其他零部件結(jié)構(gòu) 拉深凸模將直接由連接件固定在下模座上 凸凹模由凸凹模固定板固定 兩者采用過渡配合關(guān)系 模柄采用凸緣式模柄 根據(jù)設(shè)備上模柄孔尺寸 查文 獻(xiàn) 表 選用規(guī)格為 的模柄 2 3 60 50 100 4 9 確定裝配基準(zhǔn) 4 9 1 落料 拉深和切邊 沖孔都應(yīng)以沖裁凸凹模為裝配基準(zhǔn)件 首先確定凸凹模在模架中的位置 安裝凸凹模組件 確定凸凹組件在下模 座的位置 然后用固定板將凸凹模和下模座夾緊 4 9 2 沖裁模具材料的選取 查文獻(xiàn) 表 得 1 12 6 表 12 7表 12 8和表 12 9 1 凸模的材料為 凹模的材料為 熱處理硬度為 Cr12 Cr12 58 62HRC 2 上 下模座選用鑄鐵型 材料采用 滑動導(dǎo)柱 導(dǎo)套的材料采HT200 用 熱處理硬度為 T8 58 62 26 3 彈性卸料板 凸模固定板 凸凹模固定板 墊板的材料為 號鋼 墊45 板的熱處理硬度為 其它的熱處理硬度為 40 45HRC 43 48HRC 4 拉深模壓邊圈材料采用 熱處理硬度為 10 58 62 5 推件塊 模柄 打桿材料選用 號鋼 打桿的熱處理硬度為45 40 45 6 緊固螺釘 銷釘 卸料釘材料為 號鋼 緊固螺釘 卸料釘?shù)念^部淬45 火 熱處理硬度為 銷釘?shù)臒崽幚碛捕葹?40 45 43 48 4 9 3 模具零件的配合 1 因為凸 凹模間隙小于 所以導(dǎo)柱與導(dǎo)套間采用 的間隙配0 3mm H6 h5 合 導(dǎo)板與凸模間采用 的間隙定位配合 因為沖裁件的內(nèi)形尺寸不大 H7 h6 所以推件塊內(nèi)形與凸模間為 的間隙配合 H8 8 2 導(dǎo)套 導(dǎo)柱與底座間采用 的過盈配合 H7 6 3 圓柱銷與銷孔 凸模與凸模固定板 模柄與上模座間采用 的過H7 6 渡配合 5 沖壓設(shè)備的選用與校核 5 1 落料拉深復(fù)合模壓力機(jī)設(shè)備的選用 根據(jù)以上計算 同時考慮拉深件的高度選取開式雙柱可傾壓壓力機(jī) 其主要技術(shù)參數(shù)如下 J23 16 公稱壓力 160kN 滑塊行程 70mm 最大閉合高度 220mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 60mm 滑塊中心線到床身距離 160mm 27 工作臺尺寸 300mm 450 工作臺孔尺寸 110 210 模柄孔尺寸 40 60 墊板厚度 60 5 2 沖孔切邊復(fù)合模設(shè)備的選用 考慮零件的高度 選用開式雙柱可傾壓壓力機(jī) 以保證沖孔切邊J23 25 的順利操作 其主要技術(shù)參數(shù)如下 公稱壓力 250kN 滑塊行程 65mm 最大閉合高度 270mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 55mm 滑塊中心線到床身距離 200mm 工作臺尺寸 370mm 560 工作臺孔尺寸 200 290 模柄孔尺寸 40 60 墊板厚度 50 5 3 校核模具閉合高度 模具閉合高度 應(yīng)該滿足 最大 5 最小 10 式中 壓力機(jī)的最大裝模高度 壓力機(jī)的最小裝模高度 最大 最小 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時 即220 5 203 220 60 10 所選的壓力機(jī) 滿足要求 可以使用 215 203 170 J23 16 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時 即270 5 227 270 55 10 所選的壓力機(jī) 滿足要求 可以使用 265 227 225 J23 25 6 模具的工作原理 28 6 1 落料拉深復(fù)合模的工作原理 落料拉深復(fù)合模的總裝配圖如圖 10 所示 圖 10 落料拉深復(fù)合模 本模具是一套倒裝式的落料 拉深的復(fù)合模 模具的工作過程為 上 模下行凸凹模 17 與落料凹模 4 接觸開始落料 上模繼續(xù)下行凸凹模 17 與拉深 凸模 20 接觸開始拉深 工件成形后 上模上行打桿 14 推動推件塊 15 把零件 從凸凹模 17 中打出 落料廢料由橡膠 18 推動卸料板 19 推出 此模具為前后 送料 在送料中有擋料銷 6 限位和導(dǎo)料 6 2 沖孔切邊復(fù)合模工作原理 沖孔切邊復(fù)合模的總裝配圖如圖 11 所示 29 圖 11 沖孔切邊復(fù)合模 本模具是一套沖孔 切邊的復(fù)合模 模具的工作過程為 上模下行沖孔凸 模 5 和 6 與凸凹模 4 接觸開始孔的沖制 上模繼續(xù)下行切邊凹模 7 與凸凹模 3 接觸開始切邊 孔的廢料沖裁力的作用小直接落下 切邊廢料則由廢料切刀 3 切去并直接漏出 8 總結(jié) 設(shè)計是源頭 設(shè)計雖然只占模具成本的 10 左右 卻決定了整個模具成本 的 70 80 所以 作者在設(shè)計時充分地考慮了模具結(jié)構(gòu) 考慮提高生產(chǎn)率 30 如何方便維修 通過這次模具設(shè)計 本人在多方面都有所提高 這次畢業(yè)設(shè)計 綜合運(yùn)用 本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn) 練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力 鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所 學(xué)的內(nèi)容 掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟 掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本的 模具技能 懂得了怎樣分析零件的工藝性 怎樣確定工藝方案 了解了模具的 基本結(jié)構(gòu) 提高了計算能力 繪圖能力 熟悉了設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 同時各科相 關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí) 獨(dú)立思考的能力也有了提高 在這次設(shè)計過程中 體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計模具的能力以及綜合運(yùn)用知識的 能力 體會了學(xué)以致用 突出自己勞動成果的喜悅心情 從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué) 習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié) 從而加以彌補(bǔ) 在此感謝我的指導(dǎo)老師 賀紅林老師 這次設(shè)計的每個細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù) 都離不開你的細(xì)心指導(dǎo) 同時也感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們 由于本人的設(shè)計能力有限 在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤 懇請老師們多多 指 教 我十分的樂意接受你們的批評與指正 本人將萬分感謝 31 8 參考文獻(xiàn) References 1 郝濱海 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 S 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 11 2 王嘉 冷沖模設(shè)計與制造實例 C 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 7 3 翁其金 冷沖壓技術(shù) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 11 4 翁其金 徐新成 沖壓工藝及沖模設(shè)計 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 7 5 王伯平 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) S 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 4 6 沖模設(shè)計手冊編寫組 沖模設(shè)計手冊 S 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 7 王孝培 實用沖壓技術(shù)手冊 S 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 3 8 周大雋 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計要領(lǐng)與規(guī)范 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 32 9 致謝 隨著社會的發(fā)展 機(jī)械行業(yè)的模具專業(yè)在我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中成為一個越 來越重要的分支 模具滲透著整個社會 不管在那個行業(yè) 都有模具的存在 日常生活中輕重工業(yè) 都離不開模具生產(chǎn) 模具就是為了得到所需要的產(chǎn)品 要什么樣的產(chǎn)品 就可以生產(chǎn)什么樣的模具 如 塑料模具 冷沖壓模具 壓鑄模 橡膠模 而目前形勢的需要 產(chǎn)品更新?lián)Q代更快更易 所以模具行 業(yè)的發(fā)展空間很大 有待我們?nèi)ヅ?去探索 模具生產(chǎn)過程是一個循序漸進(jìn)的過程 生產(chǎn)模具過程中可能用到的的機(jī)器 有很多種類 如 電火花成型機(jī) 數(shù)控線切割 車床 銑床 刨床 磨床 鏜 床等 四年的學(xué)習(xí) 我對機(jī)械設(shè)計與制造 模具設(shè)計與制造有了深刻的認(rèn)識 面 臨畢業(yè)期間 此次單獨(dú)設(shè)計一個模具 讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu) 模具加工 工藝 模具的用途 并且學(xué)到不少的書本上沒有的知識 就拿沖壓模來說 對 于影響模具壽命的因素 主要是模具的加工精度和材料的剛度 還有模具的材 料 模具生產(chǎn)批量 模具結(jié)構(gòu)等 影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的 制造精度 通過這次畢業(yè)設(shè)計 我從理論和實踐上又更進(jìn)一步的加深 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì) 中國面臨世界的挑戰(zhàn) 在模具行業(yè)這方面 我希望日后能在模具這一行有所貢獻(xiàn) 再次衷心感謝賀紅林老師和答辯組的各位老師的教誨 對我的構(gòu)思以及論 文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn) 使我在完成論文的同時也深受 啟發(fā)和教育 我也在努力地積蓄著力量 盡自己的微薄之力回報母校的培育之 情 爭取使自己的人生對社會產(chǎn)生些許積極的價值