防轉墊的沖壓成型工藝與模具設計【跑道形墊片】【含CAD圖紙、說明書】【LB7】

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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 王 興 義 學 號 111304209 指導教師 楊 占 堯 選題情況 課題名稱 防轉墊沖壓成形工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 防轉沖壓成形工藝與模具設計 摘 要 本設計題目為防轉墊沖壓成形工藝與模具設計，體現(xiàn)了板類沖壓零件的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模具設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經(jīng)驗。 本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結構對制件質量的影響。介紹了齒輪螺栓墊片沖壓模具設計時要注意的要點，通過對制件進行工藝分析，可確定制件的成形加工用一套復合模即可。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對齒輪螺栓墊片沖壓模具的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。 關鍵詞：復合模；工藝分析；加工工藝。 The Rotation prevention?pad pad stamps forming handicraft and design for die Abstract The topic of this design is the Rotation prevention?pad stamps forming handicraft and design for die.The requirement，content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designer’s foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design. This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the gear bolt filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter gear bolt filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design. Key words: compound die；process analysis；processing of die parts. 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 王 興 義 學 號: 111304209 設計(論文)題目： 防轉墊的沖壓成型工藝與模具設計 起 迄 日 期:2013年11月2日～2013年11月8日 指 導 教 師: 楊 占 堯 2013年 11 月2日 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 本設計題目為防轉墊沖壓成形工藝與模具設計，通過設計，應對沖壓工藝生產較為熟悉，能熟練使用相關設計手冊，獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： （1）了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀； （2）分析齒輪螺栓墊片的成形工藝并確定其工藝方案； （3）模具主要設計計算； （4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖； （5）得出設計結論。 設計題目：齒輪螺栓墊片沖壓成形工藝與模具設計 材料：08Al鋼 厚度：1.5mm 生產批量：大批量 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00—14 凸凹模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 1 下料 鋸床 鋼尺 2 鍛造(55×38×53 mm) 鍛床 鍛錘 鋼尺 3 熱處理（退火，保證硬度58--62HRC） 加熱爐 4 鉗工劃線去毛刺 臺虎鉗 虎鉗 劃針、樣沖 游標卡尺 5 粗銑外輪廓 數(shù)控銑床 銑刀 游標卡尺 6 鉗工鉆孔 鉆床 鉆頭 7 熱處理（淬火、回火） 電熱爐 火鉗 8 磨外輪廓 磨床 砂輪 千分尺 9 精銑內輪廓 銑床 磁盤 Φ8平底銑刀 游標卡尺 10 研磨內外輪廓達到要求 11 檢驗 編制 王 興 義 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計題目：防轉墊沖壓成形工藝與模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具112 學生姓名 王 興 義 學 號 1 1 1 3 0 4 2 指導教師 楊 占 堯 2014年 4月30日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-04 落料凹模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 鍛造達尺寸162×122×27mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸160.1×120.1×25.1mm 立式銑床 虎鉗 30面銑刀, 游標卡尺 04 磨六表面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺鉆螺紋孔 立式鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、絲錐 高度尺、游標卡尺 06 熱處理（淬火、回火）保證硬度 58---62HRC 熱處理爐 硬度儀，游標卡尺 07 磨削上下面（保證高度為25mm) 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 08 精銑加工 YASDA 專用夾具 16，10平銑刀 千分表，游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 王 興 義 校對 審核 批準 防轉墊成形工藝與模具設計 1 緒 論 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 大學三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。在學校的近三年學習中，已完成了模具專業(yè)教學計劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕，通過畢業(yè)設計的實踐環(huán)節(jié)，進行已學知識的全面總結和應用，提高綜合能力的培訓及擴大模具領域的新知識。 畢業(yè)設計其目的在于鞏固所學知識，熟悉有關資料，樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)實際工作能力。通過設計，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計算、零件結構設計、編寫技術文件和閱讀技術文獻等方面受到一次綜合訓練。 畢業(yè)設計要達到的具體要求是： 1.系統(tǒng)總結，鞏固過去所學的基礎知識和專業(yè)課知識。 2. 運用所學知識解決模具技術領域內的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓練。 3.通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設計和科研的基本過程和基本方法。 4.提高和運用與工程技術有關的人文科學，價值工程和技術經(jīng)濟的綜合知識。 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。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)生了巨大的變化，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的發(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。 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。近年來，隨著我國經(jīng)濟的騰飛和產品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應進入了高速發(fā)展的時期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1995年我國模具工業(yè)總產值約為145億，而2003年已達450億左右，年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計，我國（不含臺灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產廠點已超過20000家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產值在一億以上的企業(yè)已達十多家。可以預見，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復雜、長壽命的模具。同時要求模具設計、制造和生產周期達到全新的水平。我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機遇，無疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。 我做的是冷沖壓模具設計，冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。 冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產中，尤其在大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用冷沖壓加工產品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當大。不少過去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已經(jīng)被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工制造，大大提高了生產效率，降低了成本?？梢哉f如果在生產中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產品要提高生產率，提高質量，降低成本，進行產品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。 在大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(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，達到了學習的目的于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產實習，我對于模具特別是沖壓模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設計。 在設計的過程中，雖然有一定的困難，但在指導老師的細心指導、同學間的討論和自己的努力下，自信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于我的水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中難免會出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正。 2沖裁件工藝性分析及方案的確定 工件名稱：防轉墊 生產批量：大批量 材料：08A 厚度：1.5mm 圖2.1 零件圖 2.1 零件的沖裁工藝性分析 該零件為防轉墊，材料為08AL，即8AL是優(yōu)質碳素結構鋼的一種，一般用作冷沖壓薄板鋼中的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板,其命名規(guī)則類同碳素結構鋼，其兩位數(shù)字表示鋼中平均碳質量分數(shù)的萬倍，即“08”表示鋼中平均碳質量分數(shù)為0.08%，“Al”表示鋁脫氧冶煉鎮(zhèn)靜。與普通冷軋薄鋼板相比，具有更好的綜合力學性能和成形性能。廣泛用于各種車輛中形狀復雜的深沖壓零件。如汽車、拖拉機的車身、駕駛室、發(fā)動機外殼等不承受載荷的各種沖壓零件。 該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件外形所能達到的經(jīng)濟精度為IT11～IT14級，孔中心與邊緣距離所能達到的公差為±0.05,mm。將以上精度與零件精度要求相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸、生產批量等情況，也均符合沖裁工藝要求，故采用沖壓方式進行加工。 2.2 沖裁工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可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。 方案二：落料—沖孔復合沖壓。采用復合模生產。 方案三：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產。 采用方案一，生產率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 該零件內形孔與外緣之間的最小距離為7.5mm,大于此零件要求的最小壁厚4.0mm，可以采用沖孔落料復合模或沖孔落料級進模。復合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產率高，盡管模具結構比較復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具的制造并不困難。級進模雖生產率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正。故模具制造安裝較復合模復雜，模具制造成本會大大增加，且模具制造周期較長。通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產采用方案二的復合模比較理想。 2.3主要設計計算 2.3.1 排樣方式的確定 設計復合模時，首先要設計條料排樣圖。該零件具有橢圓形特點，采用直排排樣方法，不但方便送料，而且零件形狀精度容易保證，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高，且易于保證工件外形的圓角。 2.3.2確定搭邊與搭肩值 搭邊和搭間距一般是由經(jīng)驗確定的，查表3.2.1取得搭邊值為=1.5mm，=1.8mm。 則：條料寬度B=（30+37+1.8×2）=70mm 排樣步距S=（37+1.5）=38.5mm 一般沖裁金屬材料的搭邊值表3.2.1（mm） 材料厚度 手工送料 自動送料 圓形或圓角r≥2t 矩形邊長L≤50 矩形邊長≥50或圓角r≤2t 1 1 a a1 ＜1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 ≥1 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 ≥2 2.5 2 3 2.5 4 3.5 ≥3 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 ≥4 4 3 5 4 6 5 5 4 材料的利用率的計算 根據(jù)一般市場供應情況，原材料選用1000mm×2000mm×1.5mm的08AL鋼板，每塊可以剪成70×2000的14條，材料剪裁利用率可達98%。 沖壓件毛胚的面積： =2184.665 一個步距的材料利用率： 圖2.2 排樣圖 3計算沖壓力和初選壓力機 3.1沖裁工序總力的計算 該模具采用復合模，擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關計算如下：由《沖壓工藝與模具設計》中沖裁力公式得： F= 公式中 F—沖裁力（） K—系數(shù) L—沖裁件剪切周邊長度（mm） t—沖裁件材料厚度（mm） —被沖材料的抗剪強度（） 上式中安全系數(shù)K是考慮到實際生產，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損，板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取K=1.3。式中抗剪強度與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，查表得08Al的抗剪強度Tc為:Tc=275～390 。工件厚度為：t=1.5㎜從保證生產考慮，取Tc=390 。 則落料力 F落= =1.3×（30×2+18.5×2×3.14）×1.5×390 =133984.89（）； 即：F落=133.98（） 沖孔力= =1.3×(2×10π+12×2)×1.5×390 =38633.4（）； 即：=38.63（）注：沖孔力為?10+01的孔長扁孔同時沖裁時的力的總和計算。 沖孔時的推件力 = 取直壁形式刃口的凹模刃口形式,由表3-1查得,h=6mm,則n=h/t=6mm/1.5=4個,查表3-2得,K推=0.05 表3-1直壁式凹模刃口尺寸參數(shù)表 主 要 參 數(shù) 材料厚度t/mm 刃口高度h/mm ＜0.5 ≥4 0.5～1 ≥5 1～2.5 ≥6 2.5～6 ≥8 〉6 ≥10 表3-2卸料力、推件力 、頂件力系數(shù)表: 材料 料厚 剛 0.1 0.065～0.075 0.1 0.14 ＞0.1～0.5 0.045～0.055 0.063 0.08 ＞0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06 ＞2.5～6.5 0.03～0.04 0.045 0.05 ＞6.5 0.02～0.03 0.025 0.03 鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07 純銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 則==4×0.05×38.63KN=7.73KN 落料時的卸料力 = 查表3.1-2取=0.04 則==0.04×133.98KN=5.36KN 總沖壓力為 =+F沖+F推+ =133.98KN+38.63KN+7.73KN+5.36KN =185.7KN 為保證沖裁壓力足夠,一般沖裁時壓力機噸位應為比理論計算壓力大30%左右,即 =1.3×F總=1.3×185.7KN=241.41KN 3.2初選壓力機 壓力機的公稱壓力必須大于或等于工序總力。 查手冊初選開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號J23-25，其具體參數(shù)見表3-3。 表3-3 J23-25壓力機主要參數(shù)? 公稱壓力 滑塊行程 滑塊行程次數(shù) 最大封閉高度 封閉高度調節(jié)量 立柱間距 工作臺尺寸 模柄孔尺寸 工作臺孔尺寸 動力電機功率 250KN 70㎜ 55次/min 270㎜ 55㎜ 240㎜ 350㎜×550㎜ Φ40㎜×60㎜ Φ150mm 2.2Kw 3.3 確定壓力中心 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則沖壓時滑塊會承受偏心載荷，導致滑塊的滑軌和模具的導向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質量降低模具壽命甚至損壞模具。 首先確定落料的壓力中心，由于該沖壓件外形為沿兩中心線對稱，落料壓力中心在外形輪廓中心（=33.=18.5）；其次確定沖孔壓力中心，該沖壓件雖然兩個孔呈對稱分布，但兩個孔的尺寸不等，需對沖孔壓力中心進行計算才能確定其準確壓力中心位置（,）。 由公式：= = 得 =≈37.65mm 由于兩孔均沿X軸方向對稱，則=18.5mm 即沖孔壓力中心為（37.65,18.5） 計算模具的壓力中心（） ==≈35; =18.5; 建立坐標系，具體壓力中心如圖3.1所示 圖3.1 3.4模具工作零部件凸凹模刃口尺寸的計算 模具刃口的尺寸是影響沖裁件精度的主要因素，同時也是保證模具合理沖裁間隙的前提。本工序中，防轉墊的材料為08Al，由零件圖知道，該零件的尺寸精度要求一般，應以保證產品要求精度的前提下，盡量降低沖裁力、提高模具壽命為主來取合理的凸凹模具間隙。 查表3-4較大間隙的沖裁模具初始雙邊間隙，雙面間隙?。?0.132㎜，=0.240㎜；取Z=0.2㎜.零件圖上未注尺寸的基本公差，屬于自由基本尺寸，按照IT14級公差執(zhí)行。 查表3-4較大間隙的沖裁模具初始雙邊間隙（部分） 材料厚度t/mm 08,10,35,09Mn2，Q235 40，45 16Mn 65Mn 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 零件圖上未注尺寸的基本公差按照IT14級公差執(zhí)行，加上零件注有的公差，得到?jīng)_壓件產品圖如圖3.4.1所示 圖3.2（制件圖） ⑴沖制Φ10凸、凹模刃口的計算。由于制件結構簡單，精度要求不高，多以采用凸凹模分開加工的方法加工凸、凹模。其凸、凹刃口尺寸計算如下： 查表3.4-2的凸、凹模制造公差：； 校核：-；而+=0.02+0.025=0.045mm 滿足：-≥+的條件 查表3.4-2的，IT14級時磨損系數(shù)x=0.75 查表3.4-2 磨損系數(shù)x 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 ≤1 <0.16 0.17～0.35 ≥0.36 <0.16 ≥0.16 >1～2 <0.20 0.21～0.41 ≥0.42 <0.20 ≥0.20 >2～4 <0.24 0.25～0.49 ≥0.50 <0.24 ≥0.24 ≥4 <0.3 0.31～0.59 ≥0.60 <0.3 ≥0.3 按公式d凸== 同理：沖制扁孔凸、凹模刃口的計算。 d凸== ⑵外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算。對外形輪廓，相對簡單，且均滿足分別制造法的要求，故也采用分別制造法制造。其凸凹模刃口尺寸計算如下： 查表3.4-2得磨損系數(shù)x =0.5； 按公式： 得mm 4 模具結構形式的選擇與確定 4.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用倒裝復合沖壓，所以模具類型為倒裝復合模。 4.2定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用兩個導料銷，控制條料的送進步距采用擋料定距。 4.3導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工作質量，方便安裝調整，根據(jù)工藝排樣及送料方向結合工人的操作習慣，該復合模宜采用后側導柱的導向方式。 4.4 卸料方式 工件料厚為1.5mm，零件沖裁外形規(guī)則對稱，卸料力不大，故可以采用彈性卸料。采用倒裝結構，工件留在落料凹模孔洞內，應在凹?？自O置推件塊，可直接利用壓力機的打桿裝置進行退件，卡于凸凹模上的廢料由卸料板推出。而沖孔廢料則可以在下模座開設的漏料孔中漏下。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，所以卸料板還應具有壓料的作用，應選用彈性卸料板來卸下條料廢料。 4.5 送料方式 采用手動送料。 5 主要零部件的結構設計 5.1 落料凸模、凹模、凸凹的設計 5.1.1落料凹模的結構設計 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工。在落料凹模內部，由于要設置推件塊，所以凹模刃口應采用直壁式，并查沖裁凹模的刃口形式及主要參數(shù)表，取得刃口高度h=6mm，查凹模厚度系數(shù)表5.1，取凹模厚度系數(shù)k=0.3。 表5.1凹模厚度系數(shù)k S/mm 材料厚度t/mm ≤1 >1～3 >3～6 ≤50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 >50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 >100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 >200 0.20～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 即：凹模厚度H=ks=0.3×（18.5×2+30）=20.1mm；(式中s為沖裁件最大外形尺寸) 凹模壁厚C=1.5H=1.5×20.1=30.15mm 凹模外形尺寸的確定：凹模外形長度L=67+2×30.15=127.3mm； 凹模外形寬度B=37+2×30.15=97.3mm 凹模整體尺寸標準化，取為150mm×120mm×25mm。 凹模具體結構如圖5.1 1 圖5.1（落料凹模） 5.1.2沖孔?10凸模的設計 為了增加凸模強度和剛度，凸模非工作部分直徑應制成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B型圓凸模。凸模固定板厚度取20mm，凸模長度根據(jù)結構上的需要來確定 =(20+20.1)=40.1mm （取45mm） 由于此凸模直徑較小，且長度較長，剛度和強度可能不足，故需要校核，凸模為優(yōu)質炭素工具鋼（淬火）其工作部分直徑=?10mm，沖裁板料的抗剪強度，凸模材料的許用壓應力 1）強度校核 =?10mm 即 2）抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導向裝置）　 用公式≤ 式中——允許的凸模最大自由長度，mm F ——沖孔力,N ——凸模最小截面的直徑，mm ≤==55.25mm L=45mm＜ =55.25mm 故強度滿足，設計合理，具體結構如圖5.2與圖5.3所示 圖5.2 圖5.3（圓凸模） 5.1.3落料凸模（凸凹模）結構的設計 結合工件外形并考慮加工，外形凸模用線切割機床加工成直通式凸模，用凸凹模固定板固定，反面用兩個M6的螺釘拉緊在墊板上，凸模按下式計算： L=h1+h2+h3+h其中： h1為固定板厚度（20 mm），h2為卸料板厚度（15mm），h3為材料厚度（1.5 mm）。 h為附加長度，主要考慮凸模進入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素。 所以：L=20+15+1.5-1+15=50.5mm（取51mm） 校核凸凹模的強度：根據(jù)經(jīng)驗公式凸凹模最小壁厚只需滿足C》(1.5～2)t即可，而材料料厚為1.5mm，得凸凹模的最小壁厚為3mm，而實際最小壁厚為7.5mm，故滿足最小壁厚要求。凸凹模外形名義尺寸為67mm×37mm，外形尺寸足夠大，抗縱向彎曲力和端面壓力足夠，故無需校核。具體結構如圖5.4所示： 圖5.4（凸凹模） 5.2定位裝置的設計與標準化 a．擋料銷及導料銷的設計與標準化 為便于加工、裝配及維護結合模具整體結構的設計，擋料銷與導料銷宜選為尺寸同樣，且在模具開啟狀態(tài)下應高出卸料板3～5mm，以便于工人作業(yè)時方便準確定位。定位銷大致分為固定式、可換式和浮動式三種，考慮到落料凹模強度，如在凹模上加工擋料銷及導料銷讓位孔，則凹模強度會有所削弱，以致降低模具壽命。故在這里選用浮動式定位銷。本模具沖裁材料為1.5mm厚的08Al，平行于送料方向落料尺寸37mm，垂直于送料方向的落料尺寸為67mm，卸料板厚度為1.5mm。導料由裝在同一側的兩個定位銷來保證，送料步距由一個定位銷來控制。綜合考慮選取6X20 HB 852-1990型定位銷，尺寸的選取見B型活動擋料銷尺寸表（5-2），具體結構如圖5.5 圖5.5 B型活動擋料銷尺寸表（5-2） 直徑d1（mm） 直徑d2（mm） L（mm） L1（mm） 基本尺寸 極限偏差 4 -0.03 -0.06 6 3.5 10 18 12 20 6 8 5.5 10 18 12 20 15 25 18 28 8 -0.04 -0.08 10 7 12 24 15 27 18 30 23 35 10 12 8 15 27 18 30 23 35 12 -0.05 -0.09 14 10 28 40 35 47 b．擋料銷與導料銷固定形式的確定 由模具整體結構設計，擋料銷及導料銷都應與卸料板滑配，通過擋料銷和導料銷自帶凸緣由彈簧壓緊于卸料板反面。開模時，在彈簧的作用下?lián)趿箱N和導料銷處于上限位置并高出卸料板5mm；工作時，在落料凹模的壓力作用下，擋料銷和導料銷壓縮彈簧下移直到落料凹模壓緊板料或卸料板（模具空工作情況）。具體結構如圖5.6所示 圖5.6 5.3卸料裝置的設計及標準化 卸料裝置的目的是將卡在凸模外，凹模內的工件或廢料卸掉，保證下次沖裁的順利進行，一般有彈性卸料裝置、剛性卸料裝置、廢料切刀三種形式。模具的卸料裝置不僅要有良好的穩(wěn)定性、剛性，而且還要有較好的工藝性。 本模具采用倒裝結構，選用彈性卸料形式。初選4根彈簧，每根彈簧的預壓力為 根據(jù)預壓力和模具結構尺寸HB4575-1992的矩形壓簧，具體彈簧號的選取要求其最大工作負荷>1.34KN。本模具的沖孔和落料工序都是沖裁，卸料板的工作行程不大，適用矩形彈簧，結合實際條件選擇，由工藝排樣結合模具結構的特性，四組彈簧在模具上呈分布均勻，從安全和卸料可靠性考慮，彈簧彈力值應取大一些，這樣對模具沒多大影響僅是增加一些壓力機的負荷。這里選用HB4575-1992.4號矩形壓簧，其最大工作負荷3.16KN>F0=1.34KN，所選彈簧具體參數(shù)如圖5.7所示 圖5.7 5.4退件裝置的設計與標準化 5.4.1剛性推件裝置的設計與標準化 本套模具的落料名義尺寸為67mmX37mm，料厚為1.5mm，故推出卡在落料凹模里的工件所需推件裝置推件力比較大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應采用退件塊配合打桿、推桿等剛性推件裝置。 5.4.2退件塊的設計 本推件塊的端面外形應跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應設計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致于把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模面0.2～0.5mm，以保證制件順利推出凹模外。推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸一般，外形形狀相對簡單，所以推件內形與凹模為間隙配合H8/f8，推件外形與凹模及退件塊內形孔與沖孔凸模為非配合關系，屬內導向。 5.4.3連接推桿的選用 為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用4根推桿。每根推桿所承受的力為： 由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為:φ6×45mm JB/T7650.3 5.4.4推板的設計 由推出結構需要，推板適宜選用圓形即手冊的B型（JB/T7650.4）。 5.5.5打料桿的設計 推板選用硬料并與上模座配合滑動，故此打桿無需選用硬料帶肩打桿，單靠推板與上模座的配合保證平穩(wěn)推件，打料桿僅起到傳遞力的作用，所以這里選用圓柱式打料桿。具體如下：推件系統(tǒng)如圖5.8所示 圖5.8（打料桿） 材料Q235鋼 無需熱處理 規(guī)格：?10×110mm JB/T7650.1-1994 5.5支撐固定零件的設計與標準化 由凹模周界L＝150mm,B=120mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為HT200,0I級精度的后側導柱模架。技術要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。 5.5．1模架的選用 上模座標記：160×125×35 GB/T2855.5 下模座標記：160×125×40 GB/T2855.6 模柄標記：φ40×78 GB/T2862.3—81 導柱標記：φ25×160 GB/T2861.1 導套標記：φ25×60×φ38 GB/T2861.6 5.6墊板的設計 在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強度，所以應設一塊墊板。而下模座由于凸凹受到很大的沖擊力作用，長時間工作會對下模座平整度有所影響，進而會影響到整個模具的沖裁精度，所以在下模座上也設計一墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取150mm×120mm×12mm。 5.7緊固零件的設計與標準化 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下： 內六角圓柱頭螺釘標記:GB/T70.1-2000 M8×60 M10×20 M8×75 銷釘標記：GB/T119.1-2000 ?8×80 ?8×70 6 模具總裝圖 通過以上設計，可得到如圖6.1所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模座、上墊板、凸模固定板、凸模(2個)及落料凹模等組成。退件方式采用剛性卸料，以打料桿、推桿、推板及推件塊組成退件系統(tǒng)進行剛性打料。下模部分由下模座、下墊板、凸凹模固定板、凸凹模、卸料板及導料銷和擋料銷等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件，沖孔廢料由下墊板及下模座預設的漏料孔中漏出。 因為該模具為沖孔落料復合模，條料送進過程中無需非常精確定位，送進時稍有誤差，只是會造成料邊不均勻，對產品質量不存在任何影響，故采用兩個浮動導料銷導向，一個浮動擋料銷定位，操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用擋料銷頂住落料孔同時條料的一邊緊貼兩導料銷，并向前推緊。 圖6.1（總裝圖） 1．下模座 2.內六方螺釘 3.圓柱銷釘 4.凸凹模固定板 5.圓柱壓簧 6.卸料板 7.浮動擋料銷 8.落料凹模 9.退件塊 10.內六方螺釘 11.圓柱銷釘 12.上模座 13.圓凸模 14.內六方螺釘 15.凸緣模柄 16.打料桿 17.推板 18.內六方螺釘 19.推桿20.扁凸模 21.上墊板 22.導套 23. 凸模固定板 24.導柱 25.凸凹模 26.內六方螺釘 27.矩形壓簧 28. 內六方螺釘 29.下墊板 7 沖壓設備的校核 通過前面的設計可只，上模座厚度為35mm，上墊板厚度H上墊板為12mm，凸模固定板厚度H凸模固定板為20mm，凹模厚度H凹模為25mm，凸凹模長度為H凸凹模為51mm，裝配時卸料板高于凸凹h1為1mm，下墊板厚度H下墊板為12,mm，下模座厚度為40mm，凸模沖裁后進入凹模的深度為1mm，材料料厚t為1.5mm。 該模具的閉合高度： H=H上模座+H上墊板+H凸模固定板+H凹模+H凸凹模+H下墊板+H下模座+h1-h2+t 模具閉合高度196.5mm,根據(jù)前面初選的壓力機，選擇J23-25型壓力機，其工作臺尺寸為350×550mm,最大閉合高度為270mm，封閉高度調節(jié)量55mm.最終經(jīng)過校核，選擇J23-25型壓力機能滿足使用要求。 其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：70mm 最大閉合高度：270mm 封閉高度調節(jié)量：55mm 工作臺尺寸（前后×左右）：350×550mm 模柄孔尺寸:φ40×60mm 8 模具的裝配和調試 根據(jù)復合模的裝配要點，選凸凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調整間隙，試沖，返修。 8.1 凸模、凹模預配 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形狀，是否符合圖紙要求，尺寸精度，形狀； 將各凸模分別與相應的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻，刃口表面粗糙度應不大于Ra1.6μm,不合適者應重新修磨或更換。 8.2 凸模裝配 以凸凹?？锥ㄎ粚⑼鼓喝胪鼓９潭ò宓男慰字?，將凸模的上凸緣壓入到凸模固定板中，上面用墊板壓緊。 8.3 裝配下模 (1)在下模座上劃中心線，按中心預裝下墊板，凸凹模； (2) 在下模座，墊板上，用已加工好的凸凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； (3) 將卸料板按照凸凹模刃口的位置套在凸凹模上，將彈簧放進螺釘上并將螺釘擰上，但不要擰緊，仔細對準卸料板與凸凹模的配合，調節(jié)彈簧的預壓量使卸料板高出凸凹模上端約1mm。 (4) 緊固螺釘，并將螺釘預留一定的活動空間 8．4 裝配上模 (1) 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凸凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凹模與固定板組合裝入凸凹模； (2) 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔，銷孔位置并鉆鉸螺孔，銷孔： (3) 用螺釘將固定板組合，上墊板連接在一起，但不要擰緊； (4) 復查凸凹模和凹模與凸模之間的間隙，并調整合適后，緊固螺釘： (5) 安裝擋料銷，導料銷： (6) 切紙檢查，合適后打入銷釘。 8.5 沖壓模具具的試沖與調整 8.5.1 調整凸凹模進入凹模與凸模進入凸凹模的深度 模具的上下模安裝到壓力機上，要調整模具閉合高度大小適應設計要求，沖裁模凸凹模間隙合適時，為能沖下合格零件，凸模進入凹模的深度要適當。沖孔，落料等沖裁模具，將凸模調整進入凹模刃口的深度為其被沖料厚的2/3或略深一些就可以了。 8.5.2調整沖裁間隙 沖裁間隙在沖裁模設計與制造中是一個很重要的技術參數(shù)，其大小和調整的均勻性，不僅會影響到?jīng)_件的質量（尺寸精度，毛刺大小和斷面的光亮帶），模具的使用壽命和模具使用經(jīng)濟性等許多問題。沖裁間隙的調整是指沖模裝配時凸、凹模之間間隙如何做到均勻一致，本模具采用切紙法來檢驗。 8.5.3試模 (1) 驗證所用的設備是否正確，它包括沖壓力是否足夠和模具是否不用任何修改就能順利地裝到設備上使用； (2) 驗證該模具所生產的沖件在形狀，尺寸精度，毛刺等質量方面是否符合設計要求； (3) 驗證該模具在卸料、定位、頂出件、排廢料、送出料和安全生產方面是否正?？煽?，能否進行生產性使用； (4) 驗證沖壓工藝流程是否合理； (5) 為沖模投入正常生產作準備。 8.5.4模具在試模過程中出現(xiàn)的問題及調整方法 （1）送料不通暢或卡死 產生原因:①凹模與卸料板之間的間隙過大，使搭邊翻扭；②側刃與側刃擋塊不密合，形成方毛刺，使條料卡死。 調整方法：①減小凹模與卸料板之間的間隙；②修整側刃擋塊消除間隙。 （2）卸不下料來 產生原因：①卸料裝置該動作沒有動作，卸料螺釘與螺釘孔配合太緊，或卸料螺釘有卡死現(xiàn)象；②卸料彈力不夠；③卸料孔不通暢，廢料卡在排料孔內；④凹模有倒錐度。 調整方法：①重新裝配和修整擴大螺釘孔，做到?jīng)]有卡死現(xiàn)象；②更換彈性元件，保證彈力足夠；③加大排料孔，并檢查凹模的排料孔與下模座上相應的排料孔位置是否對正；④修整凹模。 （3）制件有毛刺 產生原因：①刃口不鋒利，或刃口硬度不夠高；②凸、凹模配合間隙過大或過小，間隙不均勻。 調整方法：①刃口硬度不夠應重新更換淬火硬度夠的凸模或凹模；②合理的調整凸、凹模間隙及刃磨工作部分的刃口，保持刃口鋒利，間隙均勻。 （4）制件的形狀和尺寸不正確 產生原因是凸模與凹模的形狀尺寸不正確。 調整方法是修整凸?；虬寄５男螤詈统叽绮徽_的部分，再調整沖模的合理間隙。 （5）凹模被漲裂 產生原因是凹?？卓谟械瑰F現(xiàn)象，上口大，下孔??；或者是沖裁間隙過小，凹模本身設計強度不夠。 調整方法是修整凹?？?，合其消除倒錐現(xiàn)象，更換強度足夠的凹模。 （6）凸模折斷 產生原因：①沖裁時產生的側向力未抵消；②卸料板傾斜；③凸、凹模位置變化。 調整方法：①采用反側壓塊來抵消側向力；②修整卸料板或使凸模加導向裝置；③調整凸、凹模相應位置。 37 總 結 本畢業(yè)設計是我進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們三年來所學課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它可以說又是一次對專業(yè)知識的學習的深入和系統(tǒng)掌握。 通過這次畢業(yè)設計使我從新系統(tǒng)的復習了所學專業(yè)知識，同時也鞏固了先前學到的知識，同時感觸最深刻的是：所學知識只有在應用中才能更深刻理解和長時間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量、冷沖模具設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計中。同時還使我更清楚了模具設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。 在設計的過程中通過沖壓模具設計手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應用手冊等對所要設計的問題進行查詢，通過更多的途徑去了解我要做的設計，使設計更具合理性。也使我學會了設計過程中對資料的查詢和運用。通過這次設計，我更加深入地學習了冷沖壓技術工作設計的內容。冷沖壓技術工作設計的內容包括冷沖壓工藝設計、模具設計及沖模制造三方面內容，盡管三者的工作內容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補充、相互依存的關系。 冷沖壓工藝設計是針對給定的產品圖樣，根據(jù)其生產批量的大小、沖壓設備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術水平等具體生產條件，從對產品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個綜合分析、計算、設計過程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內容。 沖壓模具設計則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設計計算并構思出與沖壓設備想適應的模具總體結構，然后繪制出模具總裝圖和所有非標準零件圖的整個設計繪圖過程。 歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設計即將結束，在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，請教指導老師有關模具方面的問題，并且和同學的探討模具設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的飛躍。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人認識事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設計一定能為三年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來走上工作崗位奠定堅實的基礎。 致 謝 首先感謝指導師老師仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。指導老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，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?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝各位老師在三年之中的教導和在做設計的過程中對我的幫助。使我在大學三年里不但學到了更多知識，而且學到了怎么做人、怎么做事。 我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助。畢業(yè)之后，我一定會努力工作的，不辜負各位老師對我們的深切期望，在這里向你們道一聲：老師你們辛苦了！ 最后深深地祝愿祝各位老師，身體健康、萬事如意！ 參 考 文 獻 [1] 劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設計與制造[M].北京：高等出版社，2004.6 [2] 王秀鳳、萬良輝主編.冷沖壓模具設計與制造[M].北京：北京航空航天出版社，2005.4 [3] 中國機械工程學會，中國模具設計大典編委員會.中國模具設計大典[M]3.南昌：江西科學出版社，2003.1 [4] 任嘉卉主編.公差與配合手冊[M]. 北京：機械出版社，2000.4 [5] 馮炳光主編.模具設計與制造簡明手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，1998.5 [6] 中國標準出版社，全國彈簧標準化技術委員會編.中國機械工業(yè)標準匯編彈簧卷[M].北京：中國標準出版社，1999.6 [7] 薛啟翔編著. 沖壓模具與制造[M]北京:化學工業(yè)出版社,2004.3 [8] 冷沖模設計及制造/中國機械教育工業(yè)協(xié)會組編[M].—北京:機械工業(yè)出版社,2001.9 [9]沖壓工藝與模具設計/原紅玲主編[M].—北京:機械工業(yè)出版社,2008.8