連接片沖壓級進模設計【沖壓模具】

連接片沖壓級進模設計【沖壓模具】,沖壓模具,連接,壓級,設計,沖壓,模具 哈爾濱理工大學 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 連接片沖壓級進模設計 學生姓名 學 號 系 部 專 業(yè) 班 級 指導教師 哈爾濱理工大學學士學位論文 連接片沖壓級進模設計 摘 要 連接片屬于典型的沖裁件，本文在分析其工藝性的基礎上，根據生產要求，確定采用級進模結構。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計，需要計算凸、凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據上面的設計繪出模具的總裝圖。 關鍵詞：連接片 級進模 沖孔落料 32 Design of punching progressive die for connecting plate Abstract Motor rotor core which belongs to the typical punching parts, based on the analysis of the process, according to the production requirements, determine the structure of progressive die. This design is mainly the design of the blanking punch and die and punch and die, need to calculate the punch and die clearance, part dimensions and tolerances. In addition, also need to determine the overall size of mold parts and structural parts and mould, and then according to the design drawing mold assembly diagram above. Keywords: motor rotor core Ji Jinmo punching blanking 哈爾濱理工大學學士學位論文 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 緒論 1 1.1課題背景 1 1.2沖壓模具發(fā)展現狀和前景 1 1.2.1沖壓模具發(fā)展現狀 1 1.2.2 沖壓模具的前景 2 1.3課題研究的內容和意義 2 1.4發(fā)展方向 3 第2章 沖裁模具畢業(yè)設計任務書 4 2.1任務書設計內容 4 2.2任務書的要求 4 2.2.1技術要求 4 2.2.2設計要求 4 第3章 零件的工藝性分析和方案確定 6 3.1零件的工藝分析 6 3.1.1結構與尺寸的分析 6 3.1.2精度與斷面粗糙度分析 6 3.2沖裁工藝方案的確定 7 3.3模具總體方案的確定 8 第4章 零件工藝的設計計算 10 4.1排樣設計與計算 10 4.1.1材料利用率 10 4.1.2排樣設計 11 4.2沖裁力 13 4.3 計算凸凹模刃口尺寸 14 4.4壓力機的確定 15 4.4.1壓力機的選擇 15 4.4.2開式壓力機機床有關參數 16 4.5 壓力中心的計算 16 第5章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 19 5.1凸、凹模間隙值 19 5.1.1間隙對沖壓力和模具壽命的影響 19 5.1.2沖裁間隙的確定 20 5.2凸、凹模刃口分別加工的計算法 20 第6章 模具零部件的設計計算與總裝圖設計 22 6.1凹模外形設計 22 6.2凸模的設計 22 6.2.1落料凸模的設計 22 6.2.2沖孔凸模的設計 23 6.3其他主要零件的設計 23 6.3.1 凹模的設計 23 6.3.2 卸料和推件裝置的設計 24 6.3.3 凸模固定板的設計 24 6.3.4 凸模的設計 25 6.3.5 墊板設計 25 6.3.6 彈性元件設計 26 6.4標準件尺寸的確定 27 6.5模具的總體設計 28 6.6模具裝配和裝配圖 28 6.6.1級進沖裁模的裝配 28 6.6.2凸、凹模間隙的調整方法 29 6.6.3繪制模具的總裝圖 29 第7章 總結與展望 31 致 謝 32 參考文獻 33 第1章 緒論 1.1課題背景 我國把模具行業(yè)納入高新技術產業(yè)重點領域，另一方面，沖壓工藝廣泛應用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領域，在產品組件中所占的比例也越來越大。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，起點較低，加工制造手段落后，尤其是技術應用人才缺乏，技術水平落后，制約了該產業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約其他相關行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。 模具技術是上世紀下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術之一，由于模具的設計和制造是一個非常復雜的過程，并且是一個不斷反復的過程，目前，采用具有三維參數化特征造型功能的CAD支撐軟件，在模具設計中應用并行工程原理，實現模具管理、工藝分析與設計及模具結構設計的一體化是一種較有代表性也很有應用前景的模具CAD系統開發(fā)方法。 1.2沖壓模具發(fā)展現狀和前景 1.2.1沖壓模具發(fā)展現狀 改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(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，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現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。 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。 1.2.2 沖壓模具的前景 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。下列幾方面發(fā)展趨勢預計會在行業(yè)中得到較快應用和推廣： 1. 超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。 2. 多種材質、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 3. 為各種快速經濟模具，特別是與快速成型技術相結合的RP/RT技術將得到快速發(fā)展。 4. 模具設計、加工及各種管理將向數字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網絡化方向發(fā)展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設備將進一步得到發(fā)展和推廣應用。 5. 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產生一些特殊的和更為先進的加工方法。 6. 各種模具型腔表面處理技術，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。 7. 逆向工程、并行工程、復合加工乃至虛擬技術將進一步得到發(fā)展。 8. 熱流道技術將會迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。 9. 模具標準化程度將不斷提高。 10. 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。 1.3課題研究的內容和意義 本課題研究的內容如下： 第1章為緒論，論述了本課題的研究背景和意義，總結了沖壓模具技術的發(fā)展歷史和在國內外的發(fā)展現狀及趨勢。 第2章為本次設計的任務書，介紹了設計的零件圖和設計的具體得要求，包括零件的名稱、材料和生產批量等等，有技術要求和設計要求。 第3章為設計的第一步，首先分析零件的工藝性，包括尺寸和精度的分析，還有材料性質的重點分析，然后按照以上的分析初步確定設計的大體方案，從簡單模、復合模和級進模中選擇，最終選用級進模設計。最后查閱相關資料，確定模具的一些工作零件和輔助零件的設計，以至于確定模具的總體方案。 第4章為設計中的重點部分，是承接上一章工藝分析的，所以我們將進行工藝計算，有排樣的設計和計算、材料利用率的計算，沖裁力圖形設計和具體的計算，還有最重要的就是壓力機的確定和數據的校核。 第5章為設計的中心部分，有凸、凹模的間隙和凸、凹模設計的原則，還有凸、凹模的人口尺寸計算，包括基本尺寸的計算和公差的確定。 第6章為模具工作零件的具體設計，包括凹模的設計和尺寸的計算，還有凸模的長度和硬度校核，還有卸料板、連接片、導料板及標準件的設計、選用和計算，并有非標準件的零件圖形和最終的裝配草圖和裝配圖。 模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。模具質量及附加值的高低，取決于模具專業(yè)人才的技術水平。隨著產品市場的國際化，如何降低生產成本以適應競爭的激烈和殘酷越來受關注，產品制造的批量化、集約化和標準化，就越來越顯得十分重要了。 目前，在全世界，模具快速發(fā)展，已成為大國的重要工業(yè)發(fā)展對象，各個行業(yè)都需要模具的輔助制造，所以模具對工業(yè)的發(fā)展有個不可替代的重要性。未來，模具的發(fā)展也許有將成為國家第一產業(yè)的可能。 1.4發(fā)展方向 本章首先介紹了研究該課題的背景和優(yōu)勢，就模具的發(fā)展已經納入高技術的行業(yè)，成為我國工業(yè)中重要的一部分，最具有潛力的工業(yè)之一。并促進我國的軟件（如CAD、ProE和UG）的快速研發(fā)。隨后介紹了沖壓模具的發(fā)展現狀和前景，隨著國民經濟的快速增長，模具的需求量也隨著增長，國內沿海地區(qū)已經把模具行業(yè)列為重要產業(yè)，建立了大型的模具城。在過去十年中，模具發(fā)展有著矚目的發(fā)展，但是距離國外，仍有不小的差距，所以未來的模具發(fā)展就向模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務，以求早日跟上國際的腳步。 第2章 沖裁模具畢業(yè)設計任務書 2.1任務書設計內容 課題名稱：連接片級進模設計 零件名稱：連接片 材 料：Q235 厚 度： t=1.5mm 生產批量：大批量 工件圖：如圖所示 圖2-1 零件圖 2.2任務書的要求 2.2.1技術要求 1、沖裁件內外精度均為IT14 2、毛刺小于0.1mm 3、要求設計制造此工件的沖裁模 2.2.2設計要求 1、 繪制制作該工件所需的沖裁模具總裝圖 2、 繪制構成該模具的所有非標準零件圖 3、 編制設計說明書 4、 將設計說明書裝訂成冊、圖紙折疊成A4尺寸并裝訂成冊 5、 把審題表、任務書……全部裝入檔案袋 第3章 零件的工藝性分析和方案確定 3.1零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的難以程度。沖裁件的工藝性主要包括沖裁件的結構與尺寸、精度與斷面粗糙度和材料3個方面。 3.1.1結構與尺寸的分析 沖裁件的結構分析需要對零件的形狀、外形、沖裁件的懸臂件和窄槽、沖孔的最小尺寸、孔間距的要求和孔壁、沖裁寬度的要求。 零件材料為10，適合一般的沖壓加工。該零件形狀對稱、簡單，為長方形結構，結構相對比較簡單，只有1個孔。此工件只有落料和沖孔兩個工序，圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按IT14級取，尺寸精度較低，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，普通沖裁完全可以滿足要求 該零件結構較簡單，形狀對稱，尺寸較小。因此，均適宜沖裁加工。 3.1.2精度與斷面粗糙度分析 沖裁件的精度一般可分為精密級和經濟級兩大類。精密級是沖壓工藝技術所允許的精度，而經濟級是可以用經濟手段達到的精度。沖裁件的尺寸精度是在合理間隙的情況下，對鋁、銅、軟鋼等常用材料沖裁加工數據。精度要求特別高的工件，需要增加整修等精密沖裁工件。在沖裁件內外所能達到的經濟精度，見表所示。 表3-1 沖裁件內外形所能達到的經濟精度 材料厚度 (mm) 基本尺寸 ≤3 3～6 6～10 10～18 18～500 ≤1 IT12～IT13 IT11 1～2 IT14 IT12～IT13 IT11 2～3 IT14 IT12～IT13 3～5 IT14 IT12～IT13 零件的尺寸公差精度均為IT14級，未注公差精度也為IT14級，并無其他特殊要求，因此，利用普通沖裁的方式就可以滿足零件的圖樣要求。 由以上可以看出，該零件工藝性較好，可以沖裁加工。 3.2沖裁工藝方案的確定 沖裁方案的選擇： 在沖裁工藝分析的基礎上，根據沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。沖裁工序數一般容易確定，關鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序的順序。沖裁模的結構形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進模（連續(xù)?；蛱侥＃秃夏５雀鞣N沖裁摸的構成大體相同，主要由于工作零件、定位零件、卸料與推料零件 、導向零件、聯接與固定零件組成。 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有一下三種方案： 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—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產 單工序模、級進模、復合模比較如表所示 表3-2 各類模具結構及特點比較 模具種類比較項目 單工序模 （無導向）（有導向） 級進模 復合模 零件公差等級 低 一般 可達IT13～IT10級 可達IT10～IT8級 零件特點 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度較厚 小零件厚度0.2～6mm可加工復雜零件，如寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結構與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質量制件需較平 由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面 生產效率 低 較低 工序間自動送料，可以自動排除制件，生產效率高 沖件被頂到模具工作表面上，必須手動或機械排除，生產效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比無導向的稍高 沖裁簡單的零件時，比復合模低 沖裁較復雜零件時，比級進模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產 大批量小型沖壓件的生產 形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產 根據分析結合表分析： 方案一的模具結構簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產效率低，難以滿足大批量生產的要求 方案二只需要一副模具，工件的精度及生產效率都高，由于查表2.9.6可知材料厚度為1mm時凸、凹模的許用的最小壁厚為2.7mm,由圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓的速度，操作不方便 方案三也只需要一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，且安全性高。通過對比以上方案可知，該工件的沖壓生產采用方案三較好 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產采用方案三級進模最佳 3.3模具總體方案的確定 （1）模具類型 根據零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。 （2）操作與定位方式 為了提高生產效率和質量，可以采用配合自動裝置送料方式。由于零件尺寸小且厚度適中，可以采用導正銷與自動送料裝置聯合定距的方式。 （3）卸料與出件方式 考慮到零件厚度薄，可以采用彈性卸料方式，并采用由凸模直接從凹模洞口直接推下的下出件方式以提高生產率。 （4）模架類型及精度 考慮到零件的結構工藝特點，可以采用導向平穩(wěn)的中間導柱模架，。由于零件的精度要求不是很高，可以采用I級模架精度。 以上的各項將在第五章詳細說明解釋。 哈爾濱理工大學學士學位論文 第4章 零件工藝的設計計算 4.1排樣設計與計算 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質量及模具壽命有效措施。 4.1.1材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料經濟性指標。 材料利用率通用計算公式 =/A×100% 式中— 沖裁件的總面積 A — —個步距的條料面積（L×B） 根據材料性能、厚度和形狀可確定搭邊值，有課本表3-10查得a=2mm,a1=2.5mm.料寬度B=(D+2a1+Δ)0 -Δ 由課本表3-11得Δ 由CAD得S=462.5mm2, L=96.2mm. 一個步距內的材料利用率：η=(S1-S)/AB=(Л×302-462.5)/(61×62.9)=61.6% 該零件尺寸較小，結構對稱，采用直排的排樣方案，如圖: 廢料可分為工藝廢料與結構廢料兩種。結構廢料由工件的形狀特點決定，一般不能改變；搭邊和余料屬于工藝廢料，是與排樣形式及沖壓方式有關的廢料，設計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 4.1.2排樣設計 根據材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣。采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結構，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力（單邊切斷時），不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質量。為此，排樣時必須統籌兼顧、全面考慮。 對有廢料排樣，少、無廢料排樣還可以進一步按沖裁件在條料上的布置方法加以分類，其主要形式可分為：直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多排和沖裁搭邊。該零件結構簡單，生產批量大，精度要求一般，綜合上述可以使用直排少廢料的排樣的設計。連接片零件外形是矩形只有沖孔，所以結構比較簡單，只需要直排就可以。 因此，如圖所示。查表可得，兩工件間的搭邊a1=2mm，工件邊緣搭邊a=2.5mm。 具體排樣設計如圖所示： 圖4-1 零件排樣圖 4.2沖裁力 兩個工序，沖孔壓力等于沖孔時的沖壓力和落料時的沖壓力之和，查課本表2-3，得0.5硅鋼片鋼的抗剪能力τ=255～353MPa,取平均值τ=304MPa. K的取值依據沖裁刃口而定，平刃口K=1~1.3，斜刃口K=0.2~0.6，考慮刃口的磨損，生產批量和材料厚度等因素，取K=1.3 4.2.1落料力 F落=KL1 t τ=1.3×2ЛR×1.5mm×304Mpa=59.56KN 4.2.2沖孔力 F沖=KL2tτ=1.3×96.2mm×1.5mm×304Mpa=30.41KN 4.2.3落料時的卸料力 由課本表3-8得K卸=0.03 F卸=K卸F落=0.03×59.56KN=1.79KN 4.2.4沖孔時的推件力 由課本表3-8得K推=0.05， 取同時梗塞在凹模內的沖件數為3 F推=nK推F沖=3×0.05×30.41KN=4.56KN 4.2.5、沖床的總壓力 F總=F落+F沖+F卸+F推 =(59.56+30.41+1.79+4.56)KN=96.32KN 4.2.6、初選壓力機 據總沖壓力為96.32KN，考慮壓力機的使用安全，總沖壓力一般不應超過壓力機額定噸位的80%. 由指導書表5-10，初選J23-16開式雙柱可傾壓力機. 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 最大封閉高度：220mm 封閉高度調節(jié)量：45mm 工作臺尺寸：300mm×450mm 模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm 4.3 計算凸凹模刃口尺寸 根據t=1.5mm, 由課本表3-3得: Zmin=0.072mm Zmax=0.104mm 4.3.1、沖孔： 由課本表3-5得磨損系數x=1 由課本表3-6得δ凸=-0.02 δ凹=+0.025 d凸=（dmin+xΔ）0 δ凸=（29+0.045×1）0 -0.02=29.0450 -0.02 mm d凹=（d凸+Zmin）δ 0=(29.045+0.072)+0.025 0=29.117+0.025 0 mm 4.3.2、沖孔: 由課本表3-5得磨損系數x=0.5 由課本表3-6得δ凸=-0.02 δ凹=+0.02 d凸=（dmin+xΔ）0 δ凸=（5.53+0.3×0.5）0 -0.02 =5.680 -0.02 mm d凹=（d凸+Zmin）δ 0=(5.68+0.072)+0.02 0 =5.752+0.02 0 mm 4.3.3、沖孔： 由課本表3-5得磨損系數x=0.75 由課本表3-6得δ凸=-0.02 δ凹=+0.02 d凸=（dmin+xΔ）0 δ凸=（2.2+0.025×0.75）0 -0.02 =2.220 -0.02 mm d凹=（d凸+Zmin）δ 0=(2.22+0.072)+0.02 0 =2.292+0.02 0 mm 4.3.4、落料： 由課本表3-5得磨損系數x=0.75 由課本表3-6得δ凸=-0.02 δ凹=+0.03 D凹=（Dmax-xΔ）δ 0=(60-0.074×0.75)+0.03 0 =59.945+0.03 0 mm D凸=（D凹-Zmin）0 δ凸=(59.945-0.074) 0 -0.02 =59.8710 -0.02 mm 表4-1 卸料力、推件力和頂件力系數 料厚t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.0.5硅鋼片 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.025～0.0.5硅鋼片 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 注：卸料力系數KX，在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜制件時取上限值。 然而壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝的總和，則計算如下所示： = F +F0+F X+F T =110.316KN 4.4壓力機的確定 4.4.1壓力機的選擇 對于中小型沖裁件常采用開式曲柄壓力機。 根據總沖壓力=110.316KN，模具閉合高度，沖床工作臺面尺寸等，并結合現有設備，選用J23-250開式雙柱可傾沖床，并在工作臺面上備制連接片。其主要工藝參數如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：80mm 行程次數：100次/分 最大封閉高度：220mm 封閉高度調節(jié)量：70mm 工作臺尺寸（左右*前后）：560mm×360mm 工作臺板厚度：70mm 模柄尺寸：?50×70 傾斜角：30° 4.4.2開式壓力機機床有關參數 1、機床控制系統： (1)開門斷電，漏電保護。電控系統符合國家安全標準。 (2)電動式油缸行程調節(jié)，顯數器顯示。 (3)電動式擋料尺寸調節(jié)，顯數器顯示。 2、機床后擋料的基本配置： (1)普通電機 (2)普通絲桿和光桿 (3)后擋料鏈輪傳動 注：機床參數及配置如需變動敬請另外說明，作為合同附件 3、機床結構： (1) 采用全鋼焊接機架，（、拼裝工作臺組成）振動時效處理，具有足夠的強度和剛性。 (2) 雙油缸控制，機械擋塊機構保護，液壓上傳動，扭軸強迫同步機構。 (3) 滑塊行程電動快速調節(jié)，并有手動微調，顯數器顯示 (4) 上模具配有斜楔式撓度補償機構，以補充折彎精度。 (5) 單邊/雙邊 T型槽口工作臺，調整分段下?？焖俜奖?。 (6) 可進行多機聯動（需同時購買一臺該型號的機床并加裝聯動同步裝置），也可單機單動。 (7) 該設備可折板厚是根據10鋼板/A3板的抗拉強度（450N/mm2）和折彎槽口比例1比8來計算的，敬請核實好各種錳板的抗拉強度后與Q235板比較進行折算，另外可以通過擴大折彎下模的槽口尺寸來取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作臺主立板和臺面均可調節(jié)。可根據折彎力的需要，適當調整工作臺的加凸量來彌補由于工作臺的變形而出現的撓度進行補償。 4.5 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點。為了保證壓力機的模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常在磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產中，可能會出現由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線重合，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。 確定該零件的壓力中心計算步驟如下： （1）選定坐標軸X和Y （2）計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離x1、x2、x3、…xn和y1、 y2、 y3、…、yn （3）將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段，求出各線段長度L1、L2、L3、…、Ln. （4）按如下公式算出壓力中心的坐標（X0、Y0） 根據力學定理，合力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的代數和，則可得壓力中心坐標（x0 、y0）計算公式： 因為沖裁力與周邊長度成正比，所以式中各沖裁力F1、F2、F3、…、Fn可分別用沖裁周邊長度L1、L2、L3、…、Ln代替，即 其中：L—為每段線段的長度或圓弧的周長 X—為每段線段的中點或圓弧的中心到X軸的距離； Y—為每段線段的中點或圓弧的中心到Y軸的距離； 由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機滑塊的中心線相重合 第5章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1凸、凹模間隙值 沖裁間隙是指沖裁模凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每側的間隙稱為單面間隙，用Z/2表示；兩側間隙之和稱為雙面間隙，用Z表示。如無特殊說明，沖裁間隙都是指雙面間隙。沖裁間隙的數值等于凸、凹模刃口尺寸的差值，如圖所示，即 式中 —凹模刃口尺寸； —凸模刃口尺寸。 沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響。此外，間隙對沖壓力和模具壽命也有著較大的影響。 圖5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1間隙對沖壓力和模具壽命的影響 間隙很小時，因材料的擠壓和摩擦作用增強，沖裁力必然較大。隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，容易發(fā)生斷裂分離，因此沖裁力減小。但試驗表明，當單面間隙在材料厚度的5﹪～20﹪范圍內時，沖裁力降低不多，不超過5﹪～10﹪。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不是很大。 模具壽命通常是用模具失效前所沖的合格沖裁件數量來表示。沖裁模的失效形式一般有磨損、變形、崩刃和凹模脹裂。間隙大小主要對模具的磨損及凹模脹裂產生較大影響。模具刃口磨損看，使刃口鈍化、間隙增加，從而導致制件的尺寸精度降低沖裁能量增大，斷面粗糙。所以必須注意盡量減少模具的磨損。為提高模具壽命，一般需要采用較大間隙。 5.1.2沖裁間隙的確定 凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。在沖壓的實際生產中，為了獲得合格的沖裁件、較小的沖壓力，并保證模具有一定壽命，我們規(guī)定一個間隙值范圍，稱為合理間隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（Zmin），最大值稱為最大合理間隙（Zmax）。因沖模在使用過程中會逐漸磨損，間隙增大，再設計和制造新模具時，一般采用最小合理間隙。 沖裁間隙數值主要按制件質量要求，根據經驗數值來選用。然而對于電子、電器、儀器等行業(yè)對制件斷面質量和尺寸精度要求較高，可選用較小的間隙值。如下圖要求零件內外尺寸精度為14級，且該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。 5.2凸、凹模刃口分別加工的計算法 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數值也必須靠模具刃口的尺寸及公差來保證。正確確定模具刃口尺寸及其公差，將會直接影響到沖裁生產的技術經濟效果，因此它是設計沖裁模的主要任務之一。由于制件結構簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標注公差在此均按IT13級算。根據零件的結構特點，刃口尺寸采用配作法加工。 在計算刃口尺寸時，應該落料和沖孔兩種情況分別考慮其原則如下。 a. 落料時，應以凹模刃口尺寸為基準，間隙取在凸模上。凹?；境叽缛÷淞霞叽绻罘秶鷥容^小尺寸。凸模的基本尺寸則用凹?；境叽鐪p去最小合理間隙。由表2-3得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm b. 沖孔時，應以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上。凸模基本尺寸取沖件公差范圍內的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸模基本尺寸加上最小合間隙。由《沖壓工藝與模具設計》表2.4得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm c. 凸、凹模刃口的制造公差應根據沖裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方法來確定，既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件，又要便于模具加工。 d. 根據工件尺寸公差要求，確定模具刃口尺寸的公差等級，見表所示。 表5-1 模具刃口尺寸的公差等級 模具刃口尺寸公差 料厚t（mm） 0.5 1.5 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 沖裁件尺寸公差 IT6～IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 — — — — — — — — IT7～IT8 — IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 — — — — — — IT9 — — — IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 第6章 模具零部件的設計計算與總裝圖設計 6.1凹模外形設計 凹模采用整體式凹模結構和直接通過螺釘、銷釘于下模座固定的固定方式。凹模刃口采用直接刃壁結構，刃壁高度5mm，漏料部分沿刃口輪廓適當擴大。凹模輪廓尺寸計算如下 凹模高度H=Kb=0.40×34=13.6mm 按表取標準值15mm 凹模壁厚c=（1.5～2）H = 22.5～30mm 取凹模厚度為30mm, 凹模寬度B=b+2c=(34+2×30)=94mm, 凹模長度L取45mm， 式中b---凹模刃口的最大尺寸(mm) c---凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數，取0.40 故凹模輪廓尺寸為：45×94×30 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d 為了更好的選取標準模架，則凹模板輪廓尺寸全取整數： 確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板100×100×15（GB/T70.1-2000） 凹模的材料選用Cr12,工作部分熱處理淬硬為60～64HRC。 6.2凸模的設計 6.2.1落料凸模的設計 結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計為直通式，采用線切割機床加工，2個M6的螺釘固定在連接片上，與凸模固定板的配合按H7/m6。再通過鉚接方式與固定板固定。確保因磨損而滑落，從而更為牢靠。凸模的尺寸根據刃口尺寸，卸料裝置和安裝固定要求來確定。凸模材料選用CrWMn，工作部分熱處理淬硬為58～62HRC。其總長L可按下列公式計算：L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm 式中：h1—凸模固定板厚度（mm） h2—卸料板厚度（mm） t—材料厚度（mm） h—自由高度（mm） 6.2.2沖孔凸模的設計 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。沖φ6mm的孔的凸模結構如圖所示： 1、凸模最小直徑的校核(強度校核) 凸模用T10鋼 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即 對于圓形凸模 dmin≥=4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。 式中—沖裁材料的抗剪強度，310～380Mpa —凸模材料許用強度，取440～470Mpa 抗縱向彎曲力校核　 對于圓形凸模（有導向裝置）　Lmax≤270d2/=270×3.22/√(4521.2)1/2=44.8mm 所以長度適宜。 式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm F ——沖模力,N ｄ——凸模最小截面的直徑，mm 凸模固定端面的壓力　 　q =<=4521.2/(1.652π)=528.2MPa式中　 式中q—凸模固定端面的壓力，MPa F—落料或沖孔的沖裁力，N —模座材料許用壓應力，MPa 凸模固定板端面壓力超過了80～90ＭＰa，為此應在凸模頂端與模座之間加一個淬硬的連接片。 6.3其他主要零件的設計 6.3.1 凹模的設計 b=60mm， t=0.5硅鋼片mm 由課本表4-3得系數K=0.21 凹模厚度：H=Kb=0.21×60mm=12.6mm 取H=20mm 凹模壁厚：C=（1.5～2）H =30～40mm 取C=35mm 凹模寬度：L=b+2C=(60+2×35)mm=130mm 凹模長度：L=b+2C=（60+2×35）mm=130mm 按沖壓模標準模架，由指導書表5-31取凹模周界尺寸 凹模洞口形狀采用直壁式 材料：T10A 熱處理硬度：60～64HRC 6.3.2 卸料和推件裝置的設計 根據要求采用彈性卸料版，取厚度為14mm 卸料版尺寸為160mm×160mm×14mm 材料：Q235 采用剛性推件裝置，直接利用壓力機的打桿裝置進行推件 材料：45鋼 熱處理：淬火 硬度：40～45HRC 6.3.3 凸模固定板的設計 采用階梯式 厚度h=(0.6～1.5)H凹=(0.6～1.5)×40mm=24～32 mm 取h=25mm 外形尺寸與凹模外形尺寸一致. 外形尺寸：160mm×160mm×25mm 凸模與凸模固定板配合為H7/n6 材料：Q235、 6.3.4 凸模的設計 采用階梯式凸模 凸模固定板厚度h1=25mm 卸料版厚度h2=14mm 條料厚度t=1.5mm, 刃口修磨量取6mm 凸模進入凹模深度取1.5mm 安全距離取18mm 凸模長度：L= h1 +h2+t+h=(25+14+6+1.5+1.5+18)mm=64.6mm 凸模材料： T10A 熱處理硬度：58～ 62HRC 6.3.5 墊板設計 厚度一般取5～12mm, 取12mm 外形尺寸為160mm×160mm×12mm 材料：45鋼 熱處理：淬火 硬度：43～48HRC 6.3.6 彈性元件設計 彈性元件采用橡膠 橡膠工作行程=卸料版工作行程+模具修磨量 H橡膠=H卸料版+H修磨=t+1+6=（1.5+1+6）mm=7.8mm 橡膠的自由高度H0=（3.5～4）H橡膠=（27.3～31.2）mm 取H0=30mm 矩形橡膠在預壓量為15%時單位壓力為0.5Mpa 橡膠面積：A=F卸/P=1790N/0.5Mpa=3580mm2 橡膠裝配高度：H裝配=85%H0=1.55×30=25.5mm 橡膠采用矩形，中間開圓形孔以避讓凸凹模 取避讓孔為Φ60mm 橡膠一邊取120mm 另一邊為（3580+ЛR2）/120=53.4mm 取橡膠外形尺寸120mm×55mm 為滿足橡膠的高徑比為0.5～1.5，將橡膠平分為四塊，最大尺寸為60mm，所以H0/D=30/60=0.5 選用的橡膠規(guī)格合理 卸料橡膠的設計計算見下表。選用的4塊橡膠板的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具的正常工作。 表6-1卸料橡膠的設計 項 目 公式 結果 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 4mm h1為凸、凹模凹進卸料板的高度1mm h2為凸、凹模沖裁后進入凹模的深度2mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 9mm h修為凸、凹模修模量，取5mm 橡膠自由高度H自由 H自由=4 H工 36mm 取H工為H自由的25﹪ 橡膠的預壓縮量H預 H預=15﹪H自由 5.4mm 一般H預=10﹪～15﹪H自由 每個橡膠承受的載荷F1 F卸/4 1184.5N 選用四個圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D= 48mm D為圓筒橡膠的內徑，取d=12mm；p=0.5Mpa 校核橡膠的自由高度H自由 0.5≤H自由/D=0.75≤1.5 滿足要求 橡膠的安裝高度H安 H安=H自由-H預 30mm 6.4標準件尺寸的確定 1.螺釘固定、銷釘定位 內六角螺釘標記：35鋼M5×45 GB70—85 螺釘標記：35鋼M5×55 GB68—76 圓柱銷釘標記：35鋼6×50 GB 119—86 止動圓柱銷標記：35鋼6×25 GB119—86 2. 導正銷 導正銷主要用于級進模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導正銷的結構形式，結構設計，尺寸精度，材料的熱處理等可參照JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定 圖6-3導正銷的結構形式 6.5模具的總體設計 本模具是采用自動送料的級進模，切斷凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱銷固定，沖孔凸模則須用固定板固定，凹?？芍苯佑寐葆斉c圓柱銷固定，切斷凸模的外側須有擋塊以克服側壓力，擋塊同時起到定位作用。另外，橫向的定位可在凹模上增設一個定位銷。卸料裝置采用彈性，導向裝置采用導柱導套。 有了上述各步計算所得的數據及確定的工藝方案，便可以對模具進行總體設計并畫草圖，從結構來看，閉合高度： H=（35+5+25+18+14+30+40+2）=176mm 根據凹模的外形尺寸，確定下模板的外形尺寸為160mm×100mm 根據模具總體結構方案和已選用的模具零件，繪制模具的總裝草圖。 由于J23-250開式壓力機最大閉合高度為220mm,因此，最大閉合高度滿足要求 6.6模具裝配和裝配圖 6.6.1級進沖裁模的裝配 級進沖裁模一般是以凹模為基件，應先裝配下模，再以下模為基準裝配上模。 若級進模的凹模是整體凹模，因凹模型孔間的進距是在加工凹模時保證的，故裝配的方法和步驟與單工序沖裁?；鞠嗤?。若凹模是鑲拼式凹模，因各拼塊雖然在精加工時保證了尺寸和位置精度，但拼合后因累積誤差也會影響其進距精度，這時為了調整準確進距和保證凸、凹模間隙均勻，應對各組凸、凹模進行預配合裝配，并檢查間隙的均勻程度，再由鉗工修正和調整合格后把凹模拼塊壓入固定板，然后再把固定板裝入下模座，以凹模定位裝配凸模和上模，待間隙調整和試沖達到要求后，用銷釘定位并固定，最后裝入其他輔助零件。 6.6.2凸、凹模間隙的調整方法 沖模中凸、凹模之間的間隙在模具裝配時要求嚴格控制：一是要求間隙值準確，即需要按模具設計所要求的合理間隙來裝配；二是在裝配時必須把間隙控制均勻，才能保證裝配質量，從而保證沖壓件的質量和應有的使用壽命。 目前，最常用的間隙控制方法主要有：連接片法，透光法，測量法和鑲銅法。 6.6.3繪制模具的總裝圖 圖6-8模具總裝圖 1下模座 2凹模 3導料銷 4導正銷 5卸料板 6卸料螺釘 7凹模固定板8連接片 9模柄 10上模座 11彈性橡膠體 12大孔凸模 13導套14外形凸模 15小孔凸模 16導柱 第7章 總結與展望 畢業(yè)設計是對即將畢業(yè)的我們進行的一次全面的、徹底的檢查，通過畢業(yè)設計來檢查在這兩年多里所掌握的知識，同時也是對即將踏上工作崗位的我們進行最后一次徹底的溫習，為頂崗實習做處做好的準備。我在這次設計的課題是彈簧夾線板，在設計過程中，我也遇到了一些問題，在這些問題面前，我通過翻閱資料，自己思考，與同學探討，請教我的指導老師，通過各種方法，使得這些問題得以解決。不過在這次設計中，讓我印象最深的問題是沖裁模具的設計，包括沖裁模具的凸、凹模刃口的計算與設計，還有模具的其他零件圖的設計和最后模具的總裝圖設計，通過我的指導老師的指導，獲得了答案，之后，我又通過查閱資料對這一問題進行了鞏固。同時，我對于在模具設計的時候，它的設計流程在這次也得到了更深的認識，使我對于沖裁件如何進行分析，比如各種沖裁方法，成型零件的設計，成型零件的加工工藝，主要工藝參數的計算以及如何校核等有了進一步的理解和掌握。 這次的畢業(yè)設計即將結束，和畢業(yè)設計不一樣，它的要求更全面，它也是淮安信息職業(yè)技術學院對我們臨行前的最后一次正式的檢閱，這讓我想到以后的工作，也許在工作崗位沒有領導花費時間在檢查上面，他們要的是經濟效益，所以我們要在工作中對自己進行定期的檢查，讓自己更加的充實，當然這不僅僅局限于專業(yè)知識方面，也是在社會上的其他各個方面都應有所了解和充實，讓自己在社會上能有一席之地！展望自己的未來，我不知道是什么樣子的，但是我知道我要以艱苦創(chuàng)業(yè)、自強不息、團結拼搏和勇于爭先的精神發(fā)揮我在崗位上的最大價值，當然我也要有我們學院的校訓的品德，即明德、尚行來時刻約束著自己。 時間總是過得很快，一轉眼，兩年多就過去了，在此之際，我要向幫助過、關心過我的所有老師及同學表示衷心的感謝，希望你們事業(yè)有成 致 謝 首先感謝本人的導師老師，他幫我仔細審閱了本文的全部內容并對我的設計內容提出了許多建設性建議。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！ 最后感謝各位專家的批評指導。 在論文完成之際，我首先先關心和指導我的老師表示由衷的感謝并致以崇高的敬意！ 參考文獻 1. 魏春雷，安家菊，宛強等.沖壓工藝與模具設計[M]. 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