手柄沖裁模設(shè)計與制造

手柄沖裁模設(shè)計與制造,手柄,沖裁模,設(shè)計,制造 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 手柄沖裁模設(shè)計與制造 設(shè)計要求： 1． 確定合理的沖裁工藝及方案。 2． 正確計算有關(guān)零件的尺寸及公差。 3． 完成加工工藝及裝配方案。 設(shè)計進度要求： 第一周：查閱、收集資料。 第二周：工件工藝分析及沖裁方案的確定。 第三周：模具結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計及整體設(shè)計。 第四周：模具其它零部件設(shè)計。 第五周：畫裝配圖及沖裁設(shè)備的選擇。 第六周：校核、修改、提交論文。 第七周：論文答辯。 指導教師（簽名）： 摘 要 模具是典型的按訂單單件生產(chǎn)的行業(yè)，每一個訂單都要與客戶進行詳細的業(yè)務(wù)和技術(shù)方面的溝通，否則將會產(chǎn)生嚴重的后果。我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。現(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。 我設(shè)計的該模具是根據(jù)市場要求所設(shè)計的，通過對零件的認識可知，該零件所用的材料是Q235-A號鋼，生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，再經(jīng)過方案比較，故選擇級進模生產(chǎn), 級進模，又稱為多工位級進模、連續(xù)模、跳步模，它是在一副模具內(nèi)，按所加工的工作分為若干等距離的工位，在每個工位設(shè)置一個或幾個基本沖壓工序，來完成沖壓工作某部分的加工。被加工材料，事先加工成一定寬度的條料，采用某種送進方法，每次送進一個步距。經(jīng)逐個工位沖制后，便得到一個完整的沖壓工件。在一副級進模中，可以連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深、成形等工序。一般來說，無論沖壓零件形狀怎么復雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副級進模沖成完成。只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。經(jīng)過計算分析完成該模具的主要設(shè)計計算；選出符合該模具的定位方式、卸料出件方式導向方式；設(shè)計模具的工作部分即凸、凹模的設(shè)計，選擇模具的材料即確定每個零部件的加工方案；僅接著根據(jù)模具的裝配原則，完成模具的裝配,模具試沖通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計和制造的不足，并找出原因給予糾正，并對模具進行適當?shù)恼{(diào)整和修理。 關(guān)鍵詞：落料，沖孔，級進模 目 錄 摘 要 III 引 言 VI 1 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 1 1.1分析零件的沖壓工藝性 1 1.2沖裁工藝方案的確定： 2 2 主要設(shè)計計算 3 2.1 排樣方案的確定及計算 3 2.2 沖壓力的計算 5 2.3 壓力中心的確定及相關(guān)計算 6 2.4 工作零件刃口尺寸計算 7 2.5 卸料橡膠的設(shè)計 10 3 模具總體設(shè)計 13 3.1 模具類型的選擇 13 3.2 定位、卸料﹑出件、導向方式的選擇 13 4 零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 4.1落料凸模的設(shè)計 15 4.2 沖孔凸模的設(shè)計 16 4.3 凹模的設(shè)計 17 5 模具材料的選用及其它零部件的設(shè)計 20 5.1 模具材料的選用 20 5.2 定位零件的設(shè)計 21 5.3 料板及卸料部件的設(shè)計 22 5.4 模架及其他零部件的設(shè)計 23 6 模具總裝圖及設(shè)備的選定 24 6.1模具的總裝圖 24 6.2 設(shè)備的選定 25 7 模具零件加工工藝 27 8 模具的裝配和沖裁模具的試沖 29 8.1 模具的裝配 29 8.2 沖裁模具的試沖 30 總 結(jié) 33 致 謝 34 參考文獻 35 引 言 沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料進行加工，常溫下進行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。 模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的扎制鋼板或鋼帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度取決于模具工業(yè)的發(fā)展。 目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產(chǎn)效率已達到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計，飛機、汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表等產(chǎn)品，有60﹪左右的零件是利用模具加工出來的；而自行車、手表、洗衣機、電冰箱及電風扇等輕工業(yè)產(chǎn)品，90﹪左右的零件是利用模具生產(chǎn)出來的；至于日常用五金、餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸被人們所共識。 35 1 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 圖1 手柄 工件名稱：手柄 工件簡圖：如圖1所示。 生產(chǎn)批量：中批量 材料：Q235-A鋼 材料厚度：t=1.2mm 1.1分析零件的沖壓工藝性 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 1.沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少廢料。 2.沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當?shù)膱A角。 3.沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應(yīng)避免過長的懸臂與窄槽。 4.腰圓形沖裁件，如允許圓弧半徑，則應(yīng)大于料寬的一半，即能采用少廢料排樣；如限定圓弧半徑等于工件寬度之半，就不能采用少廢料排樣，否則會有臺肩產(chǎn)生。 5.沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小。 6.沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到限制，不能太小。 7.在彎曲件或拉深件上沖孔時，其孔壁與工件之間的距離不能過小。 （1）材料Q235-A鋼具有良好的沖壓性能。 （2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單。 （3）尺寸精度工件的尺寸全部為自由公差，可看作級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 （4）結(jié)論 可以沖裁 此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為Q235-A鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個的孔和5個的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為3.5mm（大端4個的孔與孔與R16mm外圓之間的壁厚）。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 1.2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(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-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)批量來確定,一般來說小批量和試制生產(chǎn)采用單工序模.中,大批量生產(chǎn)采用復合?；蚣夁M模。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本較高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸、凹模許用最小壁厚3.2mm模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后成品保留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 2主要設(shè)計計算 2.1 排樣方案的確定及計算 設(shè)計級進模，首先要設(shè)計條料的排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點，直排樣時材料利用率低，應(yīng)采用直對排樣，如圖2所示的排樣方法，設(shè)計成隔位沖壓，可顯著地減少廢料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隙中沖裁出第二部分工件。搭邊值取2.5mm和3.5mm，條料寬度為135mm步距為53mm，一個步距的材料利用率為78%。查板材標準，宜選950mmX1500mm的鋼板，每張鋼板板可剪裁為7個條料（135mmX1500mm）,每張條料可沖56個工件，故每張鋼板的材料利用率為76%。 圖2 排樣圖 計算沖裁件面積A： 查表1得最小搭邊值： 表1 最小搭邊值a 卸料板型式 條料厚度t/mm 搭邊值/mm 用于圖a、b、R>2t 用于圖c、d L<50 用于圖c、d L>50 a a1 a a1 a a1 彈性卸料板 ～0.25 1.2 1.0 1.5 1.2 1.8～2.6 1.5～2.5 0.25～0.5 1.0 0.8 1.2 1.0 1.5～2.5 1.2～2.2 0.5～1.0 1.8～2.6 1.5～2.5 1.0～1.5 1.3 1.0 1.5 1.2 2.2～3.2 1.8～2.8 1.5～2.0 1.5 1.2 1.8 1.5 2.4～3.4 2.0～3.0 采用無側(cè)壓裝置，條料與導料板間間隙最小值。 條料寬度B： 其中： 條料寬度公差值 垂直送料方向上零件尺寸 條料與條料板間間隙 有公式得： 布距S： 一個布距材料利用率η： 式中： 布距 一個布距內(nèi)沖裁件數(shù)目 沖裁件面積 條料寬度 有公式得： 每張鋼板總利用率 2.2 沖壓力的計算 平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力（N） 可按下式計算： 式中： 沖裁件周長mm 材料抗剪強度Mpa 材料厚度mm 但選擇設(shè)備時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 材料抗剪強度 沖裁件周長 材料厚度 故 查下表2得 表2 卸料力、頂件力、推件力系數(shù) 材料及厚度/mm 鋼 小于等于0.1 0.065～0.075 0.1 0.14 0.1～0.5 0.045～0.055 0.065 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 大于6.5 0.02～0.03 0.025 0.03 鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07 紫銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 卸料力、推件力、計算式為： 沖裁工藝總力 該模具采用級進模，擬選彈性卸料、下出料。 根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-25。 2.3 壓力中心的確定及相關(guān)計算 計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖3所示。在圖3中將xOy坐標系建立在圖示的對稱中心上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L6共6組基本線，利用解析法求得該模具的壓力中心C點坐標（13.57，11.64）。 有關(guān)計算如表3所示。 表3 凸模型口圖 基本要素長度L/mm 各基本要素壓力中心的坐標值 X Y L1=25.132 -52.595 26.5 L2=95.34 0 38.5 L3=95.34 0 14.5 L4=50.265 57.856 26.5 L5=15.708 -47.5 -26.5 L6=87.965 47.5 -26.5 合計369.75 13.57 11.64 圖3 凹模型口 由以上計算結(jié)果可看以出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標原點O。若選用J23-25沖床，C點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 2.4 工作零件刃口尺寸計算 在確定工件零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對比較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法計算。 由圖1可知，該工件屬于無特殊要求的一般沖裁件。的兩個圓弧及尺寸95由落料獲得，5個和一個的有沖孔獲得查初始雙面間隙表4得 表4初始雙面間隙Zmax、Zmin 材料厚度t/mm 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 65Mn Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin 小于0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 則： 由于所有尺寸都未標注公差，查沖裁件外徑與內(nèi)孔尺寸公差表5知 表5沖裁件外徑與內(nèi)孔尺寸公差 料厚t/mm 沖裁件尺寸 一般精度沖裁件 較高精度沖裁件 〈10 10～50 50～150 150～300 〈10 10～50 50～150 150～300 0.2～0.5 0.08/0.05 0.10/0.08 0.14/0.12 0.20 0.025/0.02 0.03/0.04 0.05/0.08 0.08 0.5～1 0.12/0.05 0.16/0.08 0.22/0.12 0.30 0003/0.02 0.04/0.04 0.06/0.08 0.10 1～2 0.18/0.06 0.22/0.10 0.30/0.16 0.50 0.04/0.03 0.06/0.06 0.08/0.10 0.12 2～4 0.24/0.03 0.28/0.12 0.40/0.20 0.70 0.06/0.04 0.08/0.08 0.10/0.12 0.15 4～6 0.30/0.01 0.35/0.15 0.50/0.25 1.0 0.10/0.06 0.12/0.10 0.15/0.15 0.20 基本尺寸 可轉(zhuǎn)換成 由摩擦系數(shù)表6查得：X=0.5。 表6磨損系數(shù) t/mm 非圓形沖件 圓形沖件 1 0.75 0.5 0.75 0.5 沖件公差Δ/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～ <0.30 0.31～0.59 >0.60 <0.30 >0.30 查表4得： 。 模具按IT8級加工制造，計算公式見表7則： (1) 落料（） 落料（）： (2) 沖孔（）： 沖孔（）： (3) 孔心距（） 孔心距（）： 表7 配合加工時，凸凹模尺寸的計算公式 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 按凹磨尺寸配制，其雙面間隙為 C 沖孔 按凸磨尺寸配制，其雙面間隙為 C 2.5 卸料橡膠的設(shè)計 卸料橡膠的設(shè)計計算： a、 料板工作行程： 式中： -----凸模凹進卸料板的高度取為 t-----工件厚度取 -----凸模沖裁后進入凹模的深度取 b、橡膠工作行程： 式中： 為凸模修模量，取 c、橡膠自由高度： 一般情況下取為H自由的25% d、 橡膠預壓縮量： e、每個橡膠承受的載荷： 選用4個圓筒形橡膠故 f、橡膠的外徑： 式中： 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取為； 。 g、校核橡膠自由高度： 看看是否滿足此不等式 滿足條件。 h、橡膠的安裝高度： 3模具總體設(shè)計 3.1 模具類型的選擇 模具類型分為三種分別是：單工序模、復合模和級進模。 單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。 復合模是指在一次壓力機的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩道以上不同沖裁工序的模具。復合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如落料沖孔復合模中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。 由沖壓工藝分析可知，該模具采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 3.2 定位、卸料﹑出件、導向方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。 屬于送進導向的定位零件有導料銷、導料板、側(cè)壓板等、屬于送料定距的定位零件有用擋料銷、導正銷、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。 選擇定位方式及定位零件時應(yīng)根據(jù)坯料形式、模具結(jié)構(gòu)、沖件精度和生產(chǎn)率的要求等。 導料銷或?qū)Я习迨菍l料或帶料的側(cè)向進行導向，以免送偏的定位零件。 因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測定。 卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置，固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把準過載上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為1.2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。 又因為是級進模生產(chǎn)。所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 在沖壓過程中，導向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用中間導柱的導向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該級進模采用中間導柱的導向方式。 4 零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1落料凸模的設(shè)計 由于沖件的形狀和尺寸不同，生產(chǎn)過程中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多：按整體結(jié)構(gòu)分，有整體式（包括階梯式和直通式）、護套式和鑲拼式；按截面積形狀分，圓形和非圓形；按刃口形狀分，有平刃口和斜刃口等。但不管凸模的結(jié)構(gòu)形狀如何，其基本結(jié)構(gòu)均由兩部分組成：一是工作部分，用以成行沖件；二是安裝部分，用來使凸模正確的固定在模座上。綜合考慮并結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，才用線切割機床加工，2個螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按。 其總長L可按公式計算： 式中： 凸模的長度 材料厚度為1.2 附加長度，它包括凸模的凸模的修模量、凸模進入凹模的深度、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等。 凸模固定板的厚度 卸料彈性元件的安裝高度 具體結(jié)構(gòu)可參見圖所示： 圖4 凸模輪廓尺寸圖 4.2 沖孔凸模的設(shè)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。其中沖5個圓形的凸?？蛇x用標準件BⅡ型式（尺寸為5.15×64），沖孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖5所示。 圖5 凸模 直徑較小的凸模都滿足強度要求，所以哪個凸模都滿足要求。 4.3 凹模的設(shè)計 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安裝凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式計算 凹模厚度 式中： K————有b和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù)查表8 b————垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離 表8 凹模厚度系數(shù) 凹模壁厚 取凹模厚度,凹模壁厚 凹模寬度： 凹模長度(送料方向)： 式中：——沿送料方向凹模型孔壁間最大距離 ——沿送料方向凹模型孔壁至凹模邊緣的最小距離。取值查表9 表9 沿送料方向凹模型孔壁至凹模邊緣的最小距離 材料寬度B 材料厚度t 20 22 28 32 22 25 30 35 28 30 36 40 34 36 42 46 38 42 48 52 40 45 52 55 注：1、的公差視凹模型孔復雜程度而定，一般不超過 2、一般不小于5mm，但t〈0.5mm的小孔，壁厚可適當減小。 凹模輪廓尺寸為,結(jié)構(gòu)如圖6所示。 圖6 凹模 5模具材料的選用及其它零部件的設(shè)計 5.1 模具材料的選用 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此是模具設(shè)計中的一項重要工作。在沖壓過程中，模具承受沖擊負荷且連續(xù)工作，使凸凹模受到強大壓力和劇烈摩擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： 冷沖模零件材料選用原則： 要選擇能滿足模具工作要求的最佳綜合性能的材料； a、要針對模具失效形式選用鋼材； b、要根據(jù)制品的批量大小，以最低成本的選材原則選材； c、要根據(jù)沖模零件的作用選擇材料； d、要根據(jù)沖模精度程度選擇鋼材。 冷沖模用鋼應(yīng)具有的力學性能： a、應(yīng)具有較高的變形抗力； b、應(yīng)具有較高的斷裂抗力； c、應(yīng)具有較高的耐磨性及抗疲勞性能； d、應(yīng)具有較高的冷熱加工工藝性。 綜合各種材料進行比較及材料的用途查下列表10和11可選擇為冷沖模工作零件所用的鋼材。 表10 冷沖模工作零件材料的選用 零件名稱 使用條件 選用材料 凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模鑲塊，連續(xù)模，側(cè)刃凸模 形狀簡單，沖裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生產(chǎn)的沖裁 T8、T8A、T10、T10A 沖裁件厚度t小于等于3mm，形狀復雜，或沖裁厚度t大于3mm的中小批量沖裁 Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV 要求批量較大，使用壽命較長的沖裁模 W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20 需要加熱沖裁模 3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV 選擇說明：在選擇沖裁凸模、凹模材料時，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和失效特點，量材而用。對于大、中型沖裁模，其材料成本是模具總成本10%～18%左右，故應(yīng)選用變形小、耐磨性高的合金工具鋼較適宜。 表11冷沖模輔助材料的選用 零件名稱 選用材料 熱處理 硬度HRC 上模座、下模座 HT20～40HT25～47、ZG25、ZG35A3、A5 模柄 A3、A5 凸模固定板、凸、凹模固定板 A3、A5 側(cè)面導板 45 淬火 43～48 導柱 20 滲碳0.8～1 58～62 導套 20 淬火 58～60 導正銷、定位銷 T7、T8 淬火 52～56 擋料銷、擋料板 45 淬火 45～48 墊板、定位板 45、T7A 淬火 43~48 螺母、墊圈 A3 固定螺栓、螺釘 A3、45 銷釘 45 淬火 45～48 頂桿、推桿 45 淬火 43～48 5.2 定位零件的設(shè)計 落料凸模下部設(shè)置兩個導正銷，分別借用工件上和兩個孔作導正孔。導正孔的導正銷的結(jié)構(gòu)如圖所示。導正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模斷面1mm。，所以導正銷直線部分的長度為1.8mm。導正銷采用H7/h6配和起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用標準件，規(guī)格為8×16mm，如圖7所示。 圖7 導正銷 5.3 料板及卸料部件的設(shè)計 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定兩導料板的寬度，導料板的厚度按表選擇。導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導料板的進料端安裝有承料板。 1、 卸料部件的設(shè)計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC. 2、螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘。公稱直徑為12mm,螺紋部分為M10×10mm。卸 料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模斷面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 5.4 模架及其他零部件的設(shè)計 該模具采用中間導柱模架，這種模架的導柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心力矩歪而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 導柱分別為；導套分別為。 上模座厚度取45mm，上模墊板厚度取10mm，固定板厚度取20mm，下模座厚度取50mm，那么，該模具的閉合高度： 式中：凸模長度，； 凹模厚度，; 凸模沖裁后進入凹模的深度，。 可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度，由此可見，可以使用。 6 模具總裝圖及設(shè)備的選定 6.1模具的總裝圖 通過以上設(shè)計，可得到如圖8所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊片、凸模（7個）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 條料送經(jīng)時采用活動擋料銷13作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導正銷利用條料上5和8孔作導正銷孔進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷13上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷4再作精確定距。活動擋料銷位置實際設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成后，當導正銷作精確定位時，由導正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距，精確可達到0.02mm。 圖8 裝配圖 1---模架 2---凹模 3---導料板 4---導正銷 5---卸料銷 6---卸料螺釘 7---凸模固定板 8---墊板 9---彈性橡膠體 10---外形凸模 11---大孔凸模 12---活動擋料銷 13---活動擋料銷 14---彈簧 15---承料板 6.2 設(shè)備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J23～25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力： 滑塊行程： 最大閉合高度： 最大裝模高度： 連桿調(diào)節(jié)長度： 工作臺尺寸（前后×左右）： 墊片尺寸（厚度×孔徑）： 模柄孔尺寸： 最大傾斜角度： 7 模具零件加工工藝 本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件，固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。落料凸模的加工工藝過程詳見表12 表12 落料凸模的加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序圖（示意圖） 1 備料 將毛坯鍛成長方體 128×38×72 2 熱處理 退火 3 刨 刨6面，互為直角 留單邊余量0.5mm 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨6面，互成直角 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線 7 加工螺釘孔、安裝孔及穿絲孔 按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔等 8 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達到58～62HRC 9 磨平面 精磨上、下平面 10 線切割 按圖線切割，輪廓達到尺寸要求 11 鉗工精修 全面達到設(shè)計要求 12 檢驗 凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。如圖所示凹模的加工過程與圖所示落料凹模的加工過程完全類似，見上表，在此不再重復。 8 模具的裝配和沖裁模具的試沖 8.1 模具的裝配 根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表13 表13 手柄級進模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸、凹模預配 （1）裝配前仔細檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 （2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板7的形孔中，并擰緊牢固 3 裝配下模 （1） 在下模座1上劃中心線，按中心預裝凹模2、導料板3； （2） 在下模座1、導料3上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲 （3） 將下模座1、導料板3、凹模2、活動擋料銷13、彈簧14裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配上模 （1） 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模； （2） 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔。銷孔位置并鉆絞螺孔、銷孔； （3） 用螺釘將固定板組合、墊板8、上模座連接在一起，但不要擰緊； （4） 將卸料板5套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠9和卸料螺釘6，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； （5） 復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； （6） 安裝導正銷4、承料板15； （7） 切紙檢查，合適后打入銷釘。 5 試沖并調(diào)整 裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 8.2 沖裁模具的試沖 模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計和制造的不足，并找出原因給予糾正。并能夠?qū)δ＞哌M行適當?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。 沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、使用壓力機型號、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗合格入庫。 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表14 表14 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛刺過大 1.刃口不鋒利或淬火硬度不夠 2．間隙過大或過小，間隙不均勻 1．修磨刃口使其鋒利 2．重新調(diào)整間隙，使其均勻 沖件不平整 1．凸模有倒錐，沖件從孔中通過時被呀彎 2．頂出件與頂出器接觸零件面積太小 3．頂出件、頂出器分布不均勻 1．修磨凹模孔，去除導錐現(xiàn)象 2．更換頂出桿，加大與零件的接觸面積 3.調(diào)整頂出件、頂出器使之分布均勻 尺寸超差和形狀不準確 凸模、凹模形狀及尺寸精度差 修整凸模、凹模形狀及尺寸，使其達到形狀及尺寸精度要求 凸模折斷 1．沖裁時產(chǎn)生側(cè)壓力 2．卸料板傾斜 1．在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè)向力 2．修整卸料板或使凸模增加導向裝置 凹模被脹裂 1．凹?？子械瑰F度形象 2．凹模孔內(nèi)卡住廢料 1．修磨凹?？祝瑰F現(xiàn)象 2．修低凹?？赘叨? 凸、凹模刃口相咬 1.上、下模座，固定板、凹模、墊板等零件安裝基面不平行 2.凸、凹模錯位 3.凸模、導柱、導套與安裝基面不垂直 4．導向精度差，導柱、導套配合間隙過大 5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移 1．調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝 2．重新安裝凸、凹模，使之對正 3．調(diào)整其垂直度重新安裝 4．更換導柱、導套 5．調(diào)整及更換卸料板 沖裁件剪切斷面光亮帶寬，甚至出現(xiàn)毛刺 沖裁間隙過小 適當放大沖裁間隙，對于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對落料間隙加大在凸模方向上 剪切斷面光亮帶寬窄不均勻，局部有毛刺 沖裁間隙不均勻 修磨或重新調(diào)整凸模或凹模，調(diào)整間隙保證均勻 外型與內(nèi)孔偏移 1．在連續(xù)模中孔與外形偏心，并且所偏的方向一致，表明側(cè)刃的長度與布局不一致 2．連續(xù)模多件沖裁時，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對位置有變化 3．復合?？仔尾徽_，表明凸凹模相對位置有偏移 1．加大(減小)側(cè)刃長度或磨小（加大）擋料塊尺寸 2．重新裝配凸模并調(diào)整其位置使之正確 3．更換凸（凹）模，重新進行裝配調(diào)整合適 送料不暢通，有時被卡死 易發(fā)生在連續(xù)模中 1．兩導料板之間的尺寸過小或有斜度 2．凸模與卸料板之間的間隙太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞 3．導料板的工作面與側(cè)刃不平行，卡住條料，形成毛刺大 1．粗修或重新調(diào)整裝配導料板 2．減小凸模與導料板之間的配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料板孔 3．重新調(diào)整裝配導料板，使之平行 4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間隙，使之達到嚴密 卸料及卸料困難 1．卸料裝置不動作 2．卸料力不夠 3．卸料孔不暢，卡住廢料 4．凹模有錐度 5．漏料孔太小 6．推桿長度不夠 1．重新裝配卸料裝置，使之靈活 2．增加卸料力 3．修整卸料孔 4．修整凹模 5．加大漏料孔 6．加長打料桿 總 結(jié) 通過一個多月的畢業(yè)設(shè)計，讓我更加明白了模具的含義，要想生產(chǎn)出一套合格的模具是多么的不容易，模具的精度直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。真正理解了模具是工業(yè)之母的含義。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。不過，近幾年我國沖壓模具發(fā)展迅速。 通過畢業(yè)設(shè)計，讓我對自己的專業(yè)知識有了更深一步的了解。當初自己的選折是明智的、對本專業(yè)的未來充滿了希望。畢業(yè)設(shè)計是大學階段非常重要的東西，它是對你大學期間所學專業(yè)知識的考察，對你各項綜合素質(zhì)的檢驗。他你如何處理新事物的出現(xiàn)，組織協(xié)調(diào)能力、團隊精神等各項綜合素質(zhì)的考驗。設(shè)計過程中用到了很多以前上課時學的知識，這樣通過設(shè)計又讓我們學到許多新的知識，而且對課本上所學知識有了更深的理解。也許你在學習課本上的知識不是那么的明白，但是通過畢業(yè)設(shè)計自己動手去計算，這個知識點，你就理解了。也許可能會用到?jīng)]有學過知識，通過自學研究順利解決。再我看來這是讓我們明白許多知識是可以自學都能得到的。要想在本專業(yè)有更高的追求，僅僅靠課本所學的知識是遠遠不夠的。上課老師教你的知識專業(yè)基礎(chǔ)知識、引領(lǐng)你怎么學習專業(yè)知識。這樣你可以在今后的學習工作中需要運用知識，你可以通過查資料來解決。能知道用到那些公式、參數(shù)、系數(shù)等等你會從相關(guān)的工具書查到。這也許是最大的收獲，這就是畢業(yè)設(shè)計給我的感受，我會超著這個方向努力下去……. 致 謝 首先，非常感謝老師在這次設(shè)計過程中給予我的悉心的指導與幫助。尤其是在課題設(shè)計的前期準備工作和設(shè)計的過程中，老師提出了許許多多寶貴的設(shè)計意見。張老師淵博的學術(shù)知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、勤勉的工作作風、敏銳的思路和實事求是的工作作風，對我的嚴格要求使我受益匪淺、享用終生。王老師都給予了我耐心的指導和無私的幫助，這也將對我不久的工作，起到很大的鼓動作用，將使得我終身受益，在此，對王老師表示我最真誠的尊敬和最誠摯的感謝。 其次，感謝同學們對我的支持，在我進行資料查找時，是他們給了我信心和力量！從接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計論文，同時還要感謝三年當中對我進行教育的各位老師,沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我們。通過三年課程的認真學習，使我們在此基礎(chǔ)上利用所學東西順利進行并完成了設(shè)計。 2008年 參考文獻 ［1］ 張超英.《沖壓模具與制造》 北京：化學工業(yè)出版社2003.6 ［2］ 羅學科.《模具識圖與制圖》 北京：化學工業(yè)出版社 2003.6 ［3］ 韓洪濤.《機械制造技術(shù)》 北京：化學工業(yè)出版社 2003.7 ［4］ 萬本善.《實用沖模結(jié)構(gòu)圖解與沖壓新工藝詳圖及常用數(shù)據(jù)速查速用手冊》 北京：科大電子出版社 2004.8 ［5］ 李銘杰.《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》 機械工業(yè)出版社 2003.8 ［6］ 王立剛 .《沖模設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社 2002.5 ［7］ 郭書彬.《最新沖壓新工藝新技術(shù)與沖模設(shè)計圖集及典型疑難實例應(yīng)用手冊》 機械工業(yè)出版社 2003.9 [8] 王芳.《冷沖壓模具設(shè)計指導》機械工業(yè)出版社 1998.10 [9] 王剛.《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》 模具實用技術(shù)叢書編委會編 機械出版社 [10] 王秀鳳，萬良輝.《冷沖壓模具設(shè)計與制造》 北京航空航天大學出版社 2005.4 [11] 成虹.《沖壓工藝與模具設(shè)計》 高等教育出版社 2006.7 [12] 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