止動片沖壓工藝與模具設計

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兼職：沖壓塑料畢業(yè)設計QQ：865058674 本科生畢業(yè)設計 題 目： 止動片沖壓工藝與模具設計 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 07級材控 （1）班 學 號： 姓 名： 指導教師： 填表日期： 2011 年 4 月 10 日 止動片沖壓工藝與模具設計 目 錄 摘 要 I Abstract II 前 言 1 1.沖壓件的工藝分析與計算 3 1.1 工藝分析 3 1.2 沖裁工藝方案的確定 4 2.沖裁件的排樣 5 2.1 排樣方案的確定 5 2.2 選擇搭邊值 6 2.3 送料步距與條料寬度 6 2.4 計算材料的利用率η 7 3.沖裁間隙的選用 8 4.沖壓力的計算 8 4.1 沖裁力F 的計算 8 4.2 卸料力F、頂料力F和推料力F的計算 9 4.3 壓力機公稱壓力的計算及選取壓力機 9 5.確定模具壓力中心 10 5.1 計算第一套模具壓力中心 10 圖5-1-1 壓力中心 10 5.2計算第二套模具壓力中心（下頁） 10 5.3 計算整套模具壓力中心 11 6.計算凸、凹模具的刃口尺寸 12 6.1 對凸凹模分別加工進行分析 12 6.2 第一套沖孔模具刃口尺寸的計算 13 6.3 第二套落料模具刃口尺寸的計算 13 7.沖裁部分及零件的設計 15 7.1 工作零件的設計 15 7.1.1凹、凸模的設計 15 7.1.2 凸、凹模的固定形式及凹模具的刃口形式 18 7.2 定位零件的設計 19 7.3 卸料板的設計 20 7.4 橡膠的選用與設計 21 7.5模柄的選用 22 7.6模架及其他零件的選用 22 8.繪制總裝配圖 24 9.沖壓設備的選擇及校正 24 10.模具經濟和技術上的分析 25 11.設計小結 27 12.外文翻譯 I 13.參考書目 36 14.謝辭 37 15.附頁 38 天水師范學院 摘 要 本次設計是由沖孔模、落料模設計組成，沖壓模具主要是將板料分離或成形而得到制件的加工方法。模具的設計與制造主要考慮到模具能否滿足工件的工藝性設計，能否加工出合格的零件，以及后來的維修和存放是否合理等。本次設計的止動件，不僅考慮要使做出的零件能滿足工作要求，還要保證模具的使用壽命。 由于多工位級進模能夠將復雜的零件采用一副級進?？焖贈_壓完成, 因而在工業(yè)生產中得到廣泛的應用。本文在分析止動片零件沖壓工藝的基礎上，介紹了沖孔、落料級進模的排樣設計、模具總體結構設計和主要零部件設計，確定了級進模模具設計方案。模具設計充分考慮了沖壓制件的結構特點和精度要求，模具采用了自動卸料、出料、少廢料沖裁，有效提高了材料利用率和生產效率。 關鍵詞 ：級進模 沖孔 落料 排樣設計 工藝性 學生署名：張萬忠 指導老師署名：盧振華 I Abstract This designing is designed by the punching mould, blanking mould design, sheet metal stamping is mainly will get separated or forming parts processing methods. the mold design and manufacture of the main consideration of mould design can meet the design, can ensure the precision stamping products and products quality, and then repair and storage whether reasonable, etc. In the design of the stopping chip, （connect heater to）make the parts can satisfy the requirements, it also ensures that its service life. The multi position progressive die can be used to process complex parts quickly through a progressive die, so it is widely used in industrial production. Based on the analysis of stamping process of typical spring clinch, the design of the multi posit ion progressive die for spring clinch was introduced from the aspects of the lay out for punching, blanking, the over all structure of the die and the design of the main parts of the die. Determining design scheme of the progressive die, The molds took full advantage of the structural characteristics of the work-piece itself and adopted less waste material blanking, material giving out and discharging automatically process, which availably improved material utilization and production efficiency. Key words: progressive die punching blanking process lay out design 天水師范學院 前 言 　　一、模具工業(yè)的的概況 　　模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視，發(fā)達國家“模具工業(yè)是進入富裕社會的源動力”之說，可見其重視的程度。當今，“模具就是經濟效益”的觀念，已被越來越多的人所接受，模具技術水平在很大程度上決定于人才的整體水平，而模具技術水平的高低，又決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。 二 、沖壓模的發(fā)展方向 冷沖壓加工是利用模具使板料分離成形的一種無切削加工，廣泛用于汽劃車、拖拉機、電機、儀器儀表等制造部門，隨著市場的發(fā)展，新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也一定會越來越高。為了滿足市場的需要，未來的模具無論是品種、結構、性能還是加工技術都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。 三、級進模制造技術發(fā)展現(xiàn)狀 通過運用模具CAD／CAM技術，模具設計品質得以提高，模具設計時間進一步縮短，推動了模具結構的優(yōu)化，促進形成規(guī)范化、典型化、系列化，標準化的體系。模具制造技術實現(xiàn)了數控化，通過對數控銑床、數控加工中心、數控低速走絲線切割機、數控電火花加工機、數控平面磨床、數控內外圓磨床、數控坐標磨床、數控光學曲線磨床等精密數控設備的靈活運用，構健形成了加工精密多工位級進模零件的主要手段和技術，這不僅保證了模具制造精度和品質，同時也縮短了模具制造周期。 　四、多工位級進模的發(fā)展 標志著沖模技術先進水平的精密多工位級進模，具有結構復雜、制造難度大、精度高、壽命長和生產效率高等特點，是我國重點發(fā)展的精密沖模。從精密多工位級進模的沖制件來看，包括電機鐵芯片級進模、空調器翅片級進模、集成電路引線框架級進模、電子連接器級進模、彩管電子槍零件級進模、汽車零件級進模、家電零件級進模等，可以說，沖制件覆蓋了電子、汽車、通訊、機械、電機電器、儀器儀表和家電等產品范疇，從當前國內制造的精密多工位級進模的水平分析在模具的技術含量、制造精度、使用壽命和制造周期等方面均獲得了明顯進步，其中部分高檔優(yōu)質模具的總體水平與國際同類模具水平相當。 五、總結 模具設計是關鍵，設計雖然只占其成本的1O％左右，卻決定了整個模具成本的70％一80％。在設計時一定要詳盡地考慮模具結構、提高生產率以及如何方便維修等，但又不能完全依賴于設計，在實際生產中要具體問題具體分析，根據實際狀況進行模具調整也是必需的，連續(xù)模的設計與制造都有一定的難度，特別是一些高精度、形狀復雜的立體形件，多彎角多彎向件、薄料超薄料高精度復雜形狀沖裁件所用多工位連續(xù)模，不僅結構復雜、制造精度要求高，而且要求壽命高，能適應大批量生產，其設計與制造難度更大。 1.沖壓件的工藝分析與計算 1.1 工藝分析 產品零件圖如下所示 圖1-1-1 產品零件外形 零件外形: 65mm 24mm R30 mm R2mm 零件內形: 10 mm 孔中心距37mm 6 1）此工件只有落料和沖孔兩個工序。工件結構相對簡單，有2個Φ10的孔，孔與孔，孔與邊緣之間的最小C距離滿足C>1.5t要求，最小壁厚為7mm，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 2）正方形部分清角（不帶圓角R），異形凸模加工困難，且容易折斷，所以應分步沖裁；正方形部分有尖叫，查（《沖壓工藝與模具制造》表2.13）夾角部分應設計R0.4。 3）沖裁件質量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小，尺寸精度應該保證在圖紙規(guī)定的公差范圍之內，零件外形應該滿足圖紙要求，表面盡可能平直，即拱彎小。本產品在斷面粗糙度和毛刺高度沒有嚴格要求，所以要模具達到一定要求，沖裁件的斷面質量可以保證。 4) 本產品的材料為Q235（普通碳素鋼，未退火），具有良好的沖壓性能，適合沖裁，抗剪強度為310~380 t/MPa，抗拉強度為380~470 бb/MPa，屈服強度為240 бs/MPa，可見產品材料性能符合沖壓加工要求。 5）產品批量為大批量，很適合采用沖壓加工，最后采用連續(xù)?；驈秃夏＃由献詣铀土涎b置，會提高生產率。 經上述分析，該零件的尺寸精度能夠在沖裁加工中得到保證，故決定采用沖孔落料級進沖裁模進行加工。 1.2 沖裁工藝方案的確定 止動片沖裁工藝過程包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一:先沖孔，后落料。 采用單工序模生產如下圖所示。 特點：結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高生產效率低，難以滿足大批量生產的要求。 圖1-2-1 先沖孔后落料單工序模 方案二：落料—沖孔復合沖模，采用 復合模生產，見右圖。 特點：只需要一副模具，工件精度及 生產效率都較高，工件最小壁厚為7mm， 模具強度較好，但模具制造比較復雜， 調整維修較麻煩。 方案三：沖孔—落料級進沖模， 采用級進模生產，見下圖。 圖1-2-3 沖孔落料復合模 特點：也只需要一副模具，生產效率 高，操作方便，但是制造精度不如復合模， 模具制造比較復雜，調整維修較麻煩。 圖1-2-4 沖孔落料級進模 通過對上述三種方案的分析比較，根據本零件的設計要求以及各方案的特點，采用方案三（級進模）最合理，即選用級進模具結構。 2.沖裁件的排樣 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的有效措施。 2.1 排樣方案的確定 按零件的尺寸關系，可以有三種排樣方案，單排橫放有廢料排列圖2-1-1， 單排直放有廢料排列圖2-1-2和交叉有廢料排列圖2-1-3。 圖2-1-1 單排直放 圖2-1-2 單排橫放 圖2-1-3 交叉有排列 分析得到：止動片的形狀為上下對稱，下端水平，采用直對排效率較高。 2.2 選擇搭邊值 表2-2-1 沖裁金屬材料的搭邊值 料厚 手送料 圓形 非圓形 a A a a >1~2 2 1.5 2.5 2 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值由上表得到，工件間=2mm，沿邊a=2.5mm。 2.3 送料步距與條料寬度 制件步距的計算公式為： S= + （2-3-1） 式中：——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 ——搭邊值 條料寬度的計算公式為： B=(D+2a+△) （2-3-2） 式中：△——條料寬度的單向（負向）偏差，取△=0.6 C——導料板與最寬條料之間的間隙 有側壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進，如下圖所示 圖2-3-1 有側壓裝置 采用直排:=2mm，a=2.5mm 步距：S=30+2=32mm 寬度：B=(65+2.52+0.6) =70.6mm 2.4 計算材料的利用率η 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的經濟性指標。利用率計算公式為： η=A/BSx100% （2-4-2） A——一個步距內沖裁件的實際面積 B——條料寬度 S——步距 若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料(或帶料、條料)上總的材料的利用率η總為η總=(nA1/LB)x100% n——----一張板料（或帶料、條料）上沖裁件的總數目 A1——一個沖裁件的實際面積 L——板料長度 B——板料寬度 值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費用一般占60％以上，可見材料利用率是一項很重要的經濟指標。 一個步距內材料利用率為： η=A/BSx100% （2-4-2） A=(38x2/360x3.14x30x30+24x65-2x3.14x5x5-6x6)- =596.6+1560-157-36-437=1527mm BS=70 x32=2240mm η= x100%=68.15％ 3.沖裁間隙的選用 沖裁間隙對制件質量及模具壽命有較大影響，間隙的選擇主要與材料的種類、厚度有關，應盡可能的選擇較大的間隙，以利于提高模具的壽命、降低沖裁力。在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值,只要間隙在這個范圍內，能得到質量合格的沖裁件和較長的模具壽命,這個間隙范圍就稱為合理間隙，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）,查的Zmax=0.240mm Zmin=0.132mm。 4.沖壓力的計算 4.1 沖裁力F 的計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進人材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一。 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算： F=KLt（4-1-1） 式中 F——沖裁力； L——沖裁周邊長度； t——材料厚度； ——材料抗剪強度，此設計=350MPa K——安全修正系數。一般取K＝1.3。 為計算簡便，也可按下式估算沖裁力： F=KLt=1.3x(76/360x2π30+65+2x14.5+ 2x24+2π5x2+18)x1.5x350 =1.3(39.8+65+29+28+62.8+18)525 =164873.5N 4.2 卸料力F、頂料力F和推料力F的計算 卸料力：從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力。 推件力：將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力。 卸料力 = F （4-2-1） 推件力 =nF （4-2-1） n=h/t=8/1.5=5.33(h是凹模洞口的直刃高度) 式中 F——沖裁力； 、——卸料力、推件力系數 表4-2-1 卸料力、推件力和頂出力因數 料厚/mm K K K 鋼 >0.5～2.5 0.05 0.05 0.06 = F =0.05164873.5=8243.8N =nF =5.330.05164873.5=43989N 4.3 壓力機公稱壓力的計算及選取壓力機 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和F。F的計算應根據不同的模具結構分別對待，本次采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時 =F++（4-3-1） = 164873.5+8243.8+43989 =517106N 為安全起見，防止設備的超載，一般≥參照《沖壓加工設備與自動化》可選取公稱壓力為25KN的開式雙柱曲柄可傾壓力機JH23～25 該壓力機與模具設計的有關參數為： 公稱壓力： 250KN 滑塊行程： 75mm 最大閉合高度： 260mm 滑塊行程次數： 80mm 連桿調節(jié)量： 55mm 工作臺尺寸： 370560 模柄孔尺寸： φ4060 滑塊中心到機身距離190mm 工作臺孔尺寸左右260mm 5.確定模具壓力中心 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的磨損，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(xiàn)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相重合的情況，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。 5.1 計算第一套模具壓力中心 第一套模具是沖孔模，工件為幾何對稱形狀，則該模具的壓力中心定位工件的幾何中心。如下圖所示 圖5-1-1 壓力中心 5.2計算第二套模具壓力中心（下頁） 圖5-2-1 計算壓力外形 復雜零件的壓力中心用解析法計算，根據此零件的形狀，建立了上圖所示的 坐標系，計算公式為： （5-2-1） （5-2-2） 式中X、Y為與之相應線段的壓力中心。 圓弧的壓力中心計算公式為Y=Rs／b （5-2-3） 式中R是半徑，s式弧的弦長，b弧長 計算得到：X0=0； Y0=12.21 mm 5.3 計算整套模具壓力中心 圖5-3-1 壓力中心 則整套模具的壓力中心是：F=KLt （5-3-1） =23.14521.5350=42861N =（65+242+142+39.7718）1.31.5350 =132930.525N =0 ==36.36mm 6.計算凸、凹模具的刃口尺寸 確定工作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，結合沖裁模具的特點，工作零件的形狀相對簡單，適宜采用線切割機床加工，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，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來計算。 6.1 對凸凹模分別加工進行分析 沖裁模計算原則為：落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙；沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最大極限尺寸以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格制件，凹模刃口的標稱尺寸比凸模大一個最小合理間隙；選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，使用過程中凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變三種情況。 沖裁模初始雙面間隙值Zmin=0.132mm Zmax=0.240mm。 Zmax - Zmin=0.240-0.132=0.108mm。 表6-6-1 規(guī)則形狀沖裁時凸模，凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差δ 凹模公差δ <18 -0.020 0.020 >30~80 -0.020 0.030 表6-6-1 磨損系數x 材料厚度 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 6.2 第一套沖孔模具刃口尺寸的計算 沖孔部分計算，根據以上原則，應先確定凸模尺寸，使凸模標稱尺寸應接近或等于制件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸保證最小合理間隙。沖孔凸模或落料凹模磨損后將會減小的尺寸，相當于簡單形狀的沖孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與公是： （6-2-1） 查上表的=0.020，=-0.020：|| + ||=0.05<0.108，由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由上表得磨損系數X=0.5 則： ,其工作部分結構尺寸如圖所示： 6.3 第二套落料模具刃口尺寸的計算 落料部分計算，應先確定凹模尺寸，使凹模標稱尺應接近或等于制件的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸保證最小合理間隙。凹模制造偏差取正偏差，凸摸取負偏差。此零件形狀比較復雜，且為薄材料為了保證凸、凹模之間的間隙值，，因料較厚，形狀較復雜，采用單配加工的方法制造，工藝比較簡單，使制造容易，落料凹?；驔_孔凸模磨損后將會增大的尺寸，相當于簡單形狀的落料凹模尺寸，所以基本尺寸及制造公差的確定方法與公式是： （6-3-1） 根據沖裁間隙分析 Zmin=0.132mm， Zmax=0.240mm，凸、凹模的制造公差δ=0.03，δ= - 0.02，磨損系數X=0.5。 零件刃口尺寸如下頁圖所示： 圖6-3-1 零件刃口尺寸 沖孔凸模刃口尺寸計算如下： 下面幾個尺寸隨凹模磨損變大。 ｛（6-3-2） ｛（6-3-3） ｛（6-3-4） 分析邊長為6的正方形：在沖裁件寬方向，邊長6（寬）尺寸不隨凹模磨損變化；沖裁件長方向，邊長6（長）隨凹模磨損變小，則凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸，不必考慮磨損的影響。 ｛（6-3-5） ｛（6-3-6） 相當于簡單形狀的孔心距尺寸，它的基本尺寸及制造公差公式為：=(Cmin+1/2△)1/8△ （6-3-7） 孔距基本尺寸是（），則： （6-3-8） 7.沖裁部分及零件的設計 根據在模具中的功能和特點，可以分成兩類： （1）工藝零件：這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用。 （2）結構零件：這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用。 沖模零件的詳細分類見下表 工藝零件 結構零件 工作零件 定位零件 卸料和壓料零件 導向零件 支撐零件 緊固零件 其他零件 凸模 凹模 凸凹模 擋料銷 始用擋銷 導正銷 定位板 導料銷 承料板 導料板 卸料裝置 壓料裝置 頂件裝置 推件裝置 廢料裝置 導柱 導套 導板 導筒 上、下模座 模柄 凸、凹模固 定板 墊板 限位支撐裝置 螺釘 銷釘 鍵 彈性件 傳動零件 7.1 工作零件的設計 7.1.1凹、凸模的設計 凹模模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據計算壓力中心的數據，將壓力中心與模柄中心重合。 計算凹模周界的大小，凹模高度和壁尺寸常用下列經驗公式確定，其輪廓尺寸可按公式計算： 凹模厚度 H=kb （7-1-1） 式中：K是系數；b為沖裁件最大外形尺寸 根據下表得k=0.25； H=0.2570=17.5mm；取H=20 mm 表7-1-1 因數K的數值 b/mm 料厚 t/mm 1 2 >100～200 0.22 0.28 凹模厚度 H=0.2570=17.5mm；為了保證凹模有足夠的強度和剛度 取凹模厚度H=20mm。 凹模壁厚 c=（1.5～2）H=30mm～40mm 取c=40mm， 凹模長度B=b+2c=（65+240）mm=145mm ( b=沖裁件寬度) 凹模寬度L取mm（送料方向）凹模寬度 L=a+2c=49+240=129mm(a 為沖孔與落料件的最大距離) 最后依據設計尺寸，按沖壓模具標準模架凹模周界尺寸系列，確定凹模外形尺寸為170mm140mm30mm ，按以上計算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不用進行強校核，輪廓圖如下所示。 圖7-1-1 凹模輪廓圖 (a)沖孔凸模設計 沖裁時凸模承受了相當大的壓應力，同時在卸料時又承受了拉應力，交變反復作用，所以必須充分考慮其強度，凸模結構形式是由沖裁件的形狀、尺寸、沖模的加工工藝以及裝配工藝等實際條件決定的，其結構有：鑲拼式、階梯式、直通式和帶護套式等，其截面形狀有圓形和非圓形，凸模的固定方式有臺肩固定、鉚接固定、直接用螺紋和銷釘固定、黏結劑澆注法固定等。 因為所沖的孔均為方形與圓形，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結構，落料凸模采用直通式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。 凸模長度計算為L= 式中：為凸模固定板的厚度； 為卸料板的厚度； 為導料板的厚度； A為附加長度； A包括安全距離、修磨余量、凸模進入凹模的深度的總和，凸模修磨量取5mm，凸模進入凹模深度取1mm，卸料板與固定板之間的安全距離A取20。 凸模固定板厚=0.8H=0.7530=21.5mm(取20 mm) 卸料板厚=0.75H=0.75=18.75mm(取19mm) 其中初定：導料板=6 則：L= 20+19+6+20=65mm 沖10mm孔的凸模結構如下圖： 圖7-1-2 凸模結構 凸模強度核算： t——材料厚度 1.5mm ——材料抗剪強度500Mpa（45號鋼退火） ——凸模材料的許用應力1200Mpa（凸模材料Cr12） 所以=3mm 所以凸模強度符合要求。 凸模剛度核算：凸模剛度滿足要求。 （b）落料凸模外形結構、尺寸確定。 落料凸模截面形狀與沖裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成。 長度L為固定板厚度、安全距離、修磨余量、凸模進入凹模的深度的總和。其中固定板厚度取20mm,卸料板取5mm，凸模進入凹模深度取1mm,卸料板與固定板之間的安全距離取20，即： L=（20+20+19+6）mm=65mm。 7.1.2 凸、凹模的固定形式及凹模具的刃口形式 （1）凸、凹固定形式 由于本模具所沖零件形狀簡單、板材不太厚，因此凸模采用臺階形式固定，其形式如下圖所示， 圖7-1-3 凸模結構 凹模固定采用直接凹模板形式，如下圖所示。 圖7-1-4 凹模固定 （2）凹模刃口形式 制件形狀簡單，精度要求不高，制件和廢料直接向下落，所以選用凹模刃口形式如下圖所，刃口斜角為1度。 圖7-1-5凹模刃口形式 7.2 定位零件的設計 為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作口處于正確的相對位置，即必須定位。 定位方式的選擇：該級進模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導料銷，有測壓裝置，控制條料的送進步距采用擋料銷定距，初始采始用用擋料銷。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為條料橫向定位向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距），稱為條料縱向定位或送料定距，對于塊料或工序件的定位，基本上也是在兩個方向上的限位。 圖7-2-1毛坯的定位 （1）條料橫向定位裝置：在級進沖裁模上，通常采用導料板進行導料。 （2）條料縱向定位裝置：在級進模中，縱向定位的主要作用是保證縱向搭邊值。擋料銷確保條料送進時有準確的送進距。本次級進模中采用活動擋料銷，國家標準結構如下圖 圖7-2-2 活動擋料銷 由于本模具為連續(xù)模，采用一個始用擋料銷進行初步定位。 圖7-2-3始用擋料銷 7.3 卸料板的設計 卸料是指把沖件或廢料從凸模中卸下來?？煞譃閯傂院蛷椥孕读涎b置兩種形式，用卸料板卸料是最常見的卸料方式。此零件是大批量生產，為了便于操作，提高生產效率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推出的下出件方式。有因為工件料厚1.5mm，相對較薄，卸料力也較小，易采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置卸料力較小，所得質量較好，平直度較高，帶導向的彈壓卸料板由于運動平穩(wěn)，并能對細小的凸模工作起到保護作用，在小孔沖模以及復雜的模具中得到很好的應用，采用的卸料材料是聚氨脂橡膠（PUR）。其結構如下圖 圖7-3-1 卸料板 螺釘規(guī)格的選用:模具中選用M12的開槽內角圓柱頭螺釘，根據實際要求，查標準選用4個GB/T 65 M1085和4個GB/T 65 M860（螺釘長度是根據聯(lián)接件厚度而定的）。查表，選取材料為45鋼。 銷釘規(guī)格的選用:銷釘的公稱直徑可取和螺釘大徑相同或小一個規(guī)格，因此根據標準和實際要求選用8個GB/T 119.2 A445（銷釘的長度是根據聯(lián)接件厚度而定的）。根據查表，選取材料為45鋼。 7.4 橡膠的選用與設計 橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝調整方便，價錢又不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。冷沖模中所用橡膠一般為聚氨脂橡膠（PUR）。模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，卸料橡膠的設計計算見如下： 選用的四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。 卸料板工作行程 （7-4-1） 橡膠的工作行程 （7-4-2） 式中：為凸、凹模進卸料板的高度1mm, 為凸模沖裁后進入凹模的深度1mm，t=1.5mm， 為凸模修磨量取6mm。 橡膠的自由高度 （7-4-3） （7-4-4） 由以上兩個公式，取。 橡膠的預壓縮量,一般。 每個橡膠承受的載荷,選用四個圓筒形橡膠。 橡膠的外徑60mm, d為圓筒形橡膠的內徑，取d=12mm，p為0.5MP。 校核橡膠的自由高度，滿足要求。 橡膠的安裝高度。 7.5模柄的選用 模柄：由壓力機的型號為JH23～25，可查得模柄孔的直徑為40,深度為60,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉,模柄長度比模柄孔深度小5~10mm, 模柄的長度不得大于沖床滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致，中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上，設計中采用凸緣式模柄，查的標準形式見下圖。 圖7-5-1模柄 7.6模架及其他零件的選用 模架是由上模座、下模座、模柄及導向裝置組成，對模架的基本要求：1.應有足夠的強度與剛度；2.應有足夠的精度；3.上下模之間的導向應精確。 根據標準規(guī)定，導柱式模架是由上模座、下模座、導柱及導套組成。模架及其組成零件已經標準化，故盡量選取標準模架，此模架的選取根據凹模的周界尺寸，前面已計算出凹模的周界尺寸為170 mm140mm，模具采用對角導柱模架，這種模架的導柱在模具對角位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸為依據，選擇模架規(guī)格。 模具的閉合高度：模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時，上、下模之間的距離，為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適，應介于沖床最大和最小閉合高度之間: =下模座厚度+上模座厚度+墊板+凸模+凹模+材料厚度+到料板+凸模沖 載后進入凹模的深度1mm,則： =50+45+6+65+30+1.5+6+1=204.5mm210mm。 對角導柱模架 在凹模面積的對角中心線上，裝有前、后導柱，其有效區(qū)在毛坯進給方向的導套間，受力平衡，上模座在導柱上運動平穩(wěn)，適用于縱向或橫向送料，使用面寬，常用于級進?；驈秃夏?。其凹模周界范圍為。 對角導柱模架（SJ515～73）： 上模座：L/mm B/mm H/mm=33031545 下模座：L/mm B/mm H/mm=33031550 導柱： d/mm L/mm=32160 導套： d/mm L/mmD/mm=324585 模架的閉合高度：200～220mm 其他零部件設計 凸模固定板的周界尺寸與凹模的周界尺寸一致，凸模固定板與凸模采用過渡配合，模具中所采用的螺釘及銷釘的選擇及計算分別按標準手冊查取，導柱及導套的設計在模架的選擇中隨其定出，此處不再專門設計。 （1）導料板的設計 導料板的內側與條料接觸，外側與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導料板的寬度，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。 （2）卸料部件的設計 a.卸料板的設計:卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 20mm。 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 b卸料螺釘的選用: 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M1010mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 8.繪制總裝配圖 圖8-1裝配圖 9.沖壓設備的選擇及校正 （一）沖壓設備類型的選擇 根據所要完成的沖壓工藝的性質、生產批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設備類型。 開式壓力機雖然剛度差，降低了模具的壽命和沖件的質量。但是它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛用于中小型沖裁件的生產中。考慮各方面的因素本模具的壓力機用開式的。 （二）確定設備的規(guī)格 a)壓力機的行程大小，應能保證零件的取出與毛坯的放進。 b)壓力機的工作臺面的尺寸應大于沖模的平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地。但是也不可過大。 c)所選的壓力機的封閉高度應與沖模的封閉高度相適應。 d)沖壓力與壓力機的公稱壓力應相符，一般比最大沖壓力大10%-20%。 （三）壓力機具體參數 由以上要求所選取型號為JH23～25開式雙柱曲柄可傾壓力機。 壓力機的具體參數如下表示 公稱壓力/KN 250 工作臺尺寸/mm 370 前后 560左右 最大傾斜角（度） 30 滑塊中心到床 身距離/mm 190 滑塊行程/mm 75 立柱間距離/mm 220 行程次數/次 80 模柄孔尺寸 （直徑深度）/mm φ4060 最大、小封閉高度/mm 260-215 工作臺板厚度/mm 60 封閉高度調節(jié)量/mm 55 工作臺孔直徑/mm 260 10.模具經濟和技術上的分析 模具的經濟性涉及到成本的高低供應是否充分，加工過程是否復雜、成品率的高低以及同一產品中使用金屬或鋼材型號的多少等。在我國當前情況下，考慮以鐵代鋼和以鑄代鍛還是符合經濟性要求的，故選擇一般彈鋼和鑄鐵能滿足要求的，就不要選用合金鋼，對一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種，然后進行表面強化處理來達到，另外，在考慮材料經濟性時，切記不宜單純以單價來比較材料的好壞，而應以綜合效益來評價材料的經濟性高低。 模具的技術分析，包括模具的結構、形狀以及尺寸等方面的分析，模具的結構、形狀和尺寸設計計算完畢之后，要對模具的加工質量、使用條件提出基本要求，這些要求主要是： （1）有適中而均勻的硬度，模具經淬火、回火處理后，其硬度值為HRC40-5（根據模具的尺寸而定，尺寸越大，要求的硬度越低）。 （2）有足夠高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差應符合圖紙的要求（一般按負公差制造），配合尺寸具有良好的互換性。 （3）有足夠高的表面粗糙度，配合表面應達Ra＝3.2-1.6μm，工作帶表面達Ra＝1.6-0.4μm，表面應進行氮化處理、磷化處理或其它表面強化處理，如多元素共滲處理及化學熱處理等。 （4）有良好的對中性、平行度、直線度和垂直度，配合面的接觸率應大于80％。 （5）模具無內部缺陷和表面缺陷，一般應進行超聲波探傷和表面質量檢查后才能使用。 11.設計小結 通過本次設計，使我對所學的沖壓成型模具有了深入的認識，在理論學習的基礎上，鍛煉了我實際設計的能力，對模具設計的過程有了全面的了解。對各種手冊的查法有了親身的體驗。在設計的過程中，遇到了各種挫折和困難，鍛煉了我的意志。 同時，通過計算機CAD作圖，更加熟練地掌握了CAD制圖。并且對沖壓工藝與模具設計中的沖模部分的壓力中心計算有了進一步的了解，并對卸料裝置及固定裝置有了進一步的掌握，與本組同學合作，增進了我和同學之間的感情，認識到了團隊的力量，為我以后參加工作做了思想上的準備和技術上的準備。 最后，感謝盧老師一學期以來的輔導，對我設計中的錯誤和困難提出了更正和指導，使我知道了自己的不足之處。在這里我要特別感謝盧老師，感謝他在本次設計中給予我的幫助和支持。 27 I 13.參考書目 參考文獻 [1]《模具設計與制造》黨根茂 駱志斌 李集仁編，西安電子科技大學出版社 [2]《沖壓工藝與模具設計》張如華主編，清華大學出版 [3]《沖壓工藝與模具設計》王信友主編，清華大學出版 [4]《模具設計與制造簡明手冊》馮炳堯等編，上?？茖W技術出版社 [5]《實用模具技術手冊》鄧石城 王旭編，上?？茖W技術出版社 [6]《沖模設計手冊》張鼎承主編，機械工業(yè)出版社 [7]《互換性與技術測量》廖念釗主編，機械工業(yè)出版社 [8]《冷沖模設計手冊》編寫組，機械工業(yè)出版社 [9]《沖壓加工設備與自動化》王平主編，華中科技大學出版社 [10]《冷沖模具設計精要》周本凱編寫 [11]《模具專業(yè)英語》機械工業(yè)出版社 14.謝辭 致謝詞 本文主要闡述了沖壓工藝及模具，讓我對沖壓模具產生了濃厚的興趣，同時，受我專業(yè)的影響，我已經習慣于關注帶來的一系列機遇與挑戰(zhàn)。 本篇設計雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個人智慧的產品，沒有老師的指引和贈予，沒有父母和朋友的幫助和支持，我在大學的學術成長肯定會大打折扣。當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的老師盧振華，對我的構思以及設計的內容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。 再次由衷感謝答辯組的各位老師對學生的指導和教誨，我也在努力的積蓄著力量，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生些許積極的價值！ 15.附頁 凹模加工工藝過程 材料：Gr12硬度：58～62HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 止動片級進模 零件編號 1 零件名稱 凹模 零件件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）17514535㎜ 2 粗銑 銑六面到尺寸17214232，注意兩大平面與相鄰鄰側面用標準角尺測量達基本垂直 線割機 3 平面磨 磨光兩大平面厚度達31㎜，并磨兩相鄰側面達四面垂直。垂直度0.02㎜/100㎜ 4 鉗 ①劃線 劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸 ②鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘底孔，凹模洞口穿線孔 ③鉸孔 鉸銷釘孔到要求 ④攻絲 攻螺紋絲到要求 5 熱處理 淬火 使硬度達58-62HRC 6 平面磨 磨光兩大平面，使厚度達30.5㎜ 鏜床 7 線切割 割凹模洞口，并留0.01~0.02㎜研余量 8 鉗 ①研磨洞口內壁側面達0.8um ②配推件塊到要求 9 平磨 磨凹模板上平面厚度達要求 10 鉗 總裝配 沖孔凸模加工工藝過程 材料：Cr12硬度：52～60HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 止動片級進模 零件編號 2 零件名稱 沖孔凸模 零件件數 2 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：Φ1570㎜ 線割機 2 熱處理 退火，硬度達到52～60HRC 3 車 ① 一端面，打頂尖孔。車外圓至Φ12㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸66㎜；打孔尖孔。 ②雙頂尖頂，車外圓尺寸Φ12㎜圓，達到Φ11㎜至要求， 4 熱處理 淬火，硬度至52～60H RC。 鏜床 5 磨削 磨削外圓尺寸Φ11㎜，Φ10㎜至要求 6 線切削 切除工作端面頂尖孔，長度尺寸至65㎜要求 7 磨削 磨削端面至Ra0.8um 8 鉗 總裝配 落料凸模加工工藝過程 材料：Gr12硬度：52～60HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 止動片級進模 零件編號 2 零件名稱 落料凸模 零件件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：753570㎜ 2 粗銑 銑六面見光 線割機 3 平磨 磨高度兩平面到尺寸68㎜ 4 鉗 ①劃線 在長度方一側線切割夾位6㎜后，劃凸模輪廓線并劃凸模中線。 ②按凸模洞口中心鉆線切割穿絲孔、正方形。 5 熱處理 淬火 硬度達52～60HRC 6 平磨 磨高度到65.5㎜ 鏜床 7 線切割 割凸模及兩凹模，并單邊留0.01～0.02研磨余量 8 鉗 ①研配 研凸模并配入凸模固定板 ②研 各側壁到0.8um 9 平磨 磨高度到要求 10 鉗 總裝配 凸模固定板加工工藝過程 材料：Q275硬度：43～48HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 止動片級進模 零件編號 3 零件名稱 凸模固定板 零件件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 下料17514525㎜ 2 熱處理 調質 硬度43～48HRC 線割機 3 粗銑 銑六面達17214222mm，并使兩大平面和相鄰兩側面相互基本垂直 4 平磨 磨光兩大平面厚度達20.5㎜，并磨兩相鄰側面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜ 5 鉗 ①劃線 凸模固定孔中心線，銷釘孔中心線，螺紋過中心線，銷釘過孔中心線 ②鉆孔 凸模固定孔穿絲線，螺紋過孔和銷釘過孔到要求 6 線切割 割凸模安裝固定孔單邊留0.01～0.02㎜研余量 鏜床 7 銑 銑凸模固定孔背面沉孔到要求 8 鉗 研配凸模板 9 平磨 磨模厚度到要求 10 鉗 總裝配 卸料板加工工藝過程 材料：Q275硬度：43～48HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 止動片級進模 零件編號 4 零件名稱 卸料板 零件件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 下料17514525㎜ 2 熱處理 調質 硬度43～48HRC 線割機 3 粗銑 銑六面17214222㎜，并使兩大平面和相鄰兩側面基本垂直 4 平磨 磨光兩大平面，厚度達20㎜，并磨兩相鄰側面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜ 5 鉗 ①劃線 螺紋孔中心線，守位孔中心線及中間型孔輪廓線 ②鉆孔 螺紋底孔，定位釘底孔型孔穿線孔 ③鉸絲，攻絲 鉸定位釘孔到要求，螺紋孔攻絲到要求 6 線切割 割型孔到要求 鏜床 7 鉗 ①型孔與凸模裝配 ②定位釘與定位釘裝配 ③螺紋孔與螺釘裝配 8 平磨 磨厚度到要求 9 鉗 總裝配 凸模墊板加工工藝過程 材料：45鋼硬度：43～48HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 墊片級進模 零件編號 5 零件名稱 上墊板 零件件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 鍛件：17514510㎜ 2 粗銑 銑六面達1721427㎜，并使兩大平面和相鄰兩側基本垂直 線割機 3 平磨 磨光兩大平面，厚度達6.5㎜，并磨兩相鄰側面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜ 4 鉗 ①劃線 螺紋過孔中心線，銷釘過孔中心線 ②鉆孔 鉆螺紋過孔，銷釘過孔到要求 5 熱處理 淬火 硬度：43～48HRC 6 平磨 磨兩大平面厚度達要求 鏜床 7 鉗 總裝配 凹模墊板加工工藝過程 材料：45鋼硬度：54～58HRC 零件工藝過程卡 模具名稱 墊片級進模 零件編號 6 零件名稱 下墊板 零件件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 鍛件：17514510㎜ 2 粗銑 銑六面達1721427㎜，并使兩大平面和相鄰兩側基本垂直 線割機 3 平磨 磨光兩大平面，厚度達6.5㎜，并磨兩相鄰側面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜ 4 鉗 ①劃線 緊固螺釘過孔中心線，卸料螺釘過孔空中心線，銷釘孔中心線，落廢料孔中心線，凸凹模緊固螺釘過孔中心線 ②鉆孔 鉆上述各孔到