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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
墊片冷沖壓模具設(shè)計(jì)
學(xué)
姓 名
班 級
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
系 部
指導(dǎo)老師
完成時間 2016 年 10 月 22 日至 2016 年 12月 22 日
摘 要
隨著當(dāng)今社會的發(fā)展和進(jìn)步，原有的商品已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的所需。然而在許多的物品中，在制造過程中不少都需要用到模具制造才能夠加工成為一個完整的商品。因此，模具的發(fā)展與人們的生活是密不可分的，我們利用模具生產(chǎn)加工各式各樣的零件,產(chǎn)品來滿足人們的生活需求，模具行業(yè)的發(fā)展讓我們的生活更加多姿多彩。此次我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出一套模具來完成對大學(xué)生學(xué)習(xí)的總結(jié)。由于材料,特性不同，生產(chǎn)所用的設(shè)備也不同，模具也多種多樣，但廣泛應(yīng)用的有冷沖壓模,塑料模,玻璃成型模,鍛造模等，其中冷沖壓模，塑料模的應(yīng)用最為廣泛，其要求也相對較高。
隨著社會的發(fā)展，工業(yè)品質(zhì)也不斷提高，所以沖壓產(chǎn)品要求也越來越多，多品種，小批量，精密，大型，更新快等特點(diǎn)越來越明顯?，F(xiàn)在，沖壓模效率越來越高，精密度越來越高，壽命也更加長久。當(dāng)然，隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展進(jìn)步，模具行業(yè)也在不斷追求進(jìn)步，正由人工進(jìn)行設(shè)計(jì)，用機(jī)械進(jìn)行加工向計(jì)算機(jī)用來繪制圖形進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，數(shù)控控制加工而轉(zhuǎn)變。
在此次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)中使用了CAD,u g等畫圖軟件進(jìn)行零件和裝配圖形的繪制，使用了數(shù)控機(jī)床加工，電火花線切割等加工方式進(jìn)行裝配零件的加工，本次設(shè)計(jì)是一次對大學(xué)之中所學(xué)內(nèi)容的集中整理和全方位運(yùn)用。
在此次模具設(shè)計(jì)中，由題目的名稱可知，先對設(shè)計(jì)的沖壓件進(jìn)行零件分析，得出的結(jié)論為普通模具的精度就可以滿足需求。再從零件的形狀，尺寸，數(shù)量等情況選擇進(jìn)行加工的方案，得出使用沖孔落料倒裝復(fù)合模，設(shè)計(jì)主要介紹了工藝的計(jì)算，凹凸模的設(shè)計(jì)及其它各種裝置的設(shè)計(jì)等方面。
關(guān)鍵詞：冷沖模、CAD、u g、零件圖形、裝配圖
目錄
前言……………………………………………………………………1
第1章 沖裁工藝設(shè)計(jì)………………………………………………2
1.1 沖壓件的工藝分析……………………………………………2
1.2 沖壓方案的確定………………………………………………2
第2章 沖裁件的排樣和工藝計(jì)算…………………………………3
2.1 排樣方式………………………………………………………3
2.2 確定搭邊值……………………………………………………3
2.3 送料步距S和條料寬度B的計(jì)算……………………………3
2.4 計(jì)算材料利用率………………………………………………3
2.5 排樣圖…………………………………………………………3
2.6 沖壓力的相關(guān)計(jì)算……………………………………………3
2.7 壓力中心的計(jì)算………………………………………………4
第3章 刃口尺寸的計(jì)算………………………………………… 6
3.1 刃口尺寸的計(jì)算………………………………………………6
第4章 模具主要零件設(shè)計(jì)…………………………………………7
4.1 工作零件設(shè)計(jì)…………………………………………………7
4.2 設(shè)計(jì)卸料裝置…………………………………………………8
4.3 設(shè)計(jì)定位零件…………………………………………………9
4.4 設(shè)計(jì)固定板和墊板……………………………………………10
4.5 設(shè)計(jì)推件裝置…………………………………………………12
4.6 設(shè)備的選用……………………………………………………14
第5章 模具裝配圖…………………………………………………16
結(jié)束語…………………………………………………………………17
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………18
前言
在工業(yè)巨輪的航行進(jìn)程中，模具是一種不可或缺的的工藝裝備，它在我們的生活用品，航空航天，航海遠(yuǎn)洋，軍需用品等方面發(fā)揮著必不可少的作用。模具制造可以提高工作的效率，節(jié)約材料，降低物品的成本，而且在質(zhì)量要求方面可以得到一定的保證，所以，在汽車,飛機(jī),船,玩具,儀器,電器和日常需求品等產(chǎn)品的部件中不少零件都采用模具制造加工。隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷提高，產(chǎn)品種類和數(shù)量的不斷增加，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來越短，并且對產(chǎn)品的品質(zhì),外觀,使用不斷有新的需求,所以對模具質(zhì)量的要求也不斷增高?，F(xiàn)代各行各業(yè)，都有模具的影子，如果模具設(shè)計(jì)與制造的行業(yè)水平落后或止步不前，就會造成產(chǎn)品品質(zhì)不過硬，必將影響其他行業(yè)產(chǎn)品的進(jìn)步與發(fā)展，從而影響到國家經(jīng)濟(jì)前進(jìn)的腳步。因此，模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)中的地位是不可撼動，無可厚非。
在正常溫度下，壓力機(jī)通過模具對所選材料進(jìn)行壓合，然后材料變形，或分離掉落，從而得到所需要的尺寸和性能的零件。因沖壓大多是在常規(guī)室溫下進(jìn)行加工，不需要進(jìn)行預(yù)熱，加熱，所以又叫做冷沖壓。目前國內(nèi)沖壓設(shè)備多為傳統(tǒng)的設(shè)備，主要由機(jī)械壓力機(jī)，液壓機(jī)等。沖壓所用的原材料多為金屬材料，主要有板料，管材，線材，帶料等，其中板料所用最多。相對機(jī)械加工而言，沖壓加工的材料利用率相對較高，耗能較少，成本比較低，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)超機(jī)械加工，操作更加方便，所生產(chǎn)得產(chǎn)品尺寸精度更加符合標(biāo)準(zhǔn)，不易變形，并且可以加工出其他方法不易加工或加工不了的零件。所以在機(jī)械制造業(yè)，生活用品行業(yè)，運(yùn)輸業(yè)中得到大量的輔助應(yīng)用。據(jù)有關(guān)報(bào)表顯示，在儀器,儀表,汽車制造等行業(yè)中，66%~70%的零件是沖壓而成；在電子設(shè)備中，85%的零件是沖壓件；在全球，60%~74%鋼材質(zhì)的板料，是通過沖壓工序完成的。
第1章．沖裁工藝設(shè)計(jì)
1.1沖壓件的工藝分析
圖1零件
圖2
如圖2所示的墊片結(jié)構(gòu)比較簡單，圖形對稱，是由多個圓剪切形成，各個轉(zhuǎn)角的位置都有圓弧過渡，圓弧的尺寸為R1，零件的最窄寬度為13mm，當(dāng)材料所用的厚度是2mm的時候，經(jīng)過查表可知，復(fù)合凹凸模所能用最小的壁厚為5mm；圖中為標(biāo)注的尺寸公差全部按IT14級選取，所以該墊片精度要求不高；材料為20，材料厚度t=2mm，沖裁的工藝性相對較好。經(jīng)過多方面分析，該零件沖裁工藝性良好。
1.2沖壓方案的確定
該零件的制作過程運(yùn)用沖孔和落料兩個基本工序，因此可以分析出3種工藝方案。
方案一：先進(jìn)行落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：先進(jìn)行沖孔，再落料，運(yùn)用連續(xù)模的方式生產(chǎn)。
方案三：落料，沖孔一起完成，因?yàn)樗铔_裁零件的精度要求普通，所以采用倒裝復(fù)合模進(jìn)行加工。
一方案所用的模具結(jié)構(gòu)比較簡單，但是要用兩套模具才能完成該零件加工，生產(chǎn)的效率不高，另外兩道工序不進(jìn)行同時加工，定位不準(zhǔn)確，生產(chǎn)的產(chǎn)品精度不符要求。二方案只需要一套模具，生產(chǎn)效率不低，沖裁精度較好，模具結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，維修，制造耗時耗力。三方案也只用一副模具，效率較高，精度能夠達(dá)到要求，但需要模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。用過三種方案的對比，根據(jù)實(shí)際情況需求，決定采用三方案進(jìn)行生產(chǎn)加工。
第2章．沖裁件的排樣與工藝計(jì)算
2.1排樣方式
從該沖裁件的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和技術(shù)要求考慮，以提高材料的利用率為目的，決定采用有廢料斜排的排樣方法。
2.2確定搭邊值
由查表知：工間搭邊值，側(cè)搭邊值。
2.3送料步距S和條料寬度B的計(jì)算
=mm
零件在垂直送料方向最大值為48.7mm，△=0.6mm由查表而得，條料是由剪板方法得到。
2.4計(jì)算材料利用率
(1487-63.585)/(53.7x43.2)=61.4%
2.5排樣圖
圖3
圖4排樣圖
2.6沖壓力的相關(guān)計(jì)算
零件的模具結(jié)構(gòu)為：使用彈性卸料，沖孔產(chǎn)生的廢料向下推出。
2.6.1沖裁力
沖裁力由落料力和沖孔力組成，
落料力: （L=154.4mm查表知=350MPa）
沖孔力: （L=28.26mm查表知=350MPa）
沖裁力:
2.6.2卸料力
卸料力： （查表知）
2.6.3推件力
推件力： （，查表知 ，h是凹模直壁的高度）
2.6.4沖壓力
沖壓力：
2.7壓力中心的計(jì)算
圖5
在如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy中將圖形分為,,, ,五段，沖壓件關(guān)于x軸對稱，所以。計(jì)算各段壓力中心，。
求得壓力中心坐標(biāo)為（-4.27,0）
第3章．刃口尺寸的計(jì)算
由圖樣知，沖壓件外形為落料，把凹模作為基準(zhǔn)，里面的孔是沖孔；把凸模作為基準(zhǔn)，因外形較復(fù)雜，所以用配做加工，其余板和凹凸模用電火花線切割加工。
由于圖中并未注明公差尺寸，按IT14級查表，
可知：，,9→,。
3.1刃口尺寸的計(jì)算
落料凹模和凹凸模都用配作加工，由于落料凹模刃口使用過多磨損后尺寸都有所增大，所以有關(guān)計(jì)算如下：
沖裁件尺寸
零件的工藝 尺寸
參考公式
凹模尺寸
備注
取x=0.5，
R30
查表可知，，，凹凸模的外形刃口尺寸和凹模實(shí)際刃口尺寸進(jìn)行配合加工，保證間隙值為，沖孔凸凹模進(jìn)行單獨(dú)加工，不與凹凸模一起加工
可知，工藝尺寸為，工件精度取x=0.5
沖孔凸模尺寸：
沖孔凹模尺寸：
第4章．模具主要零件設(shè)計(jì)
4.1工作零件設(shè)計(jì)
4.1.1落料凹模設(shè)計(jì)
由經(jīng)驗(yàn)公式，由于需要安裝推件塊，所以取；凹模壁厚:，取。凹模外形尺寸為
圖6
圖7落料凹模
4.1.2沖孔凸模設(shè)計(jì)
沖孔凸模的結(jié)構(gòu)為階梯式，高度為50mm，該凸模與配做的固定板采用配合
圖8
圖9沖孔凸模
4.1.3凸凹模設(shè)計(jì)
凹凸模采用直通式結(jié)構(gòu)，使用線切割加工
圖10
圖11凹凸模
4.2設(shè)計(jì)卸料裝置
4.2.1設(shè)計(jì)卸料板
卸料板的形狀和凹模一樣，厚度為10mm，材料用45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC42~45,同凹凸模的單面間隙為0.15mm
圖12
圖13卸料板
4.2.2選擇卸料螺釘
卸料板上設(shè)計(jì)4個M8的卸料螺釘，螺釘擰緊后，卸料板應(yīng)比凹凸模端面高出左右。當(dāng)高度低于0.5mm，用薄墊片安裝在卸料板和螺釘之間進(jìn)行加高，以便符合要求。
4.2.3選擇卸料彈簧
通過計(jì)算沖壓模具的結(jié)構(gòu)和卸料力的大小，選用彈簧的數(shù)量n=6，經(jīng)過計(jì)算，每根彈簧卸料力為:
由預(yù)壓力，彈簧總壓縮量，查彈簧的特性曲線和規(guī)格，預(yù)選彈簧直徑D=40mm，彈簧鋼絲直徑d=6mm。
4.3設(shè)計(jì)定位零件
由于該零件送料使用的是條料，運(yùn)用如圖14所示的導(dǎo)料銷和擋料銷對條料的方向和送進(jìn)步距進(jìn)行控制。兩種銷的尺寸都是一樣的，并且都安裝在卸料板上，使用浮動式進(jìn)行安裝
圖14
圖15導(dǎo)（擋）料銷
4.4設(shè)計(jì)固定板和墊板
4.4.1設(shè)計(jì)固定板
固定板材料用45鋼，表面進(jìn)行防銹處理，厚度為
圖16
圖17凹凸模固定板
圖18
圖19沖孔凸模固定板
4.4.2墊板設(shè)計(jì)
由于沖孔凸模和凹凸模端部的單位壓力較大，所以墊板材料也用45鋼
圖20
圖21上墊板
圖22
圖23下墊板
4.5設(shè)計(jì)推件裝置
4.5.1推板
推板材料用45鋼，結(jié)構(gòu)尺寸如下
圖24
圖25推板
4.5.2推桿
推桿材料45鋼，進(jìn)行熱處理HRC42~45
圖26推桿
4.5.3打桿
圖27打桿
4.5.4推料器
圖28
圖29推料器
4.6設(shè)備的選用
4.6.1該模具使用后側(cè)導(dǎo)柱模架，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)模架
模架規(guī)格：
模架： GBT2861.3--90
上模座： GBT2855.5--90
下模座： GBT2855.6--90
導(dǎo)柱： GBT2861.1--90
導(dǎo)套： GBT2861.6--90
4.6.2壓力機(jī)的選用
經(jīng)過前文大量的計(jì)算可知，壓力機(jī)經(jīng)過篩選查找可選用J23-25型,該壓力機(jī)的最大的封閉高度為，設(shè)計(jì)的模具閉合高度為，小于選用的壓力機(jī)，所以J23-25可以使用。
第5章.模具裝配圖
圖31裝配圖
結(jié)束語
此次畢設(shè)計(jì)是大學(xué)生活的最后一節(jié)，是對三年大學(xué)學(xué)習(xí)生活所學(xué)知識的一次梳理，匯總。通過本次的設(shè)計(jì)使我們對模具設(shè)計(jì)有一個整體的了解。就我自己而言，通過這次的設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多的知識，注意到了許多原來不曾注意到的細(xì)節(jié)，對模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)有了深刻的認(rèn)識，使平常學(xué)的理論變?yōu)榱藢?shí)踐，使我感受頗深。
1.任何模具設(shè)計(jì)不僅僅是畫圖就可以的，所有所學(xué)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課都是所必須的。他們是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，沒有它們，一張圖紙解決不了問題。由于平時所學(xué)不深，遺忘等，在本次的設(shè)計(jì)中多次都需要回到原來的課本，加深對相關(guān)知識的理解。
2.模具設(shè)計(jì)單單有理論是不夠的，以前的學(xué)習(xí)中，多數(shù)是純理論的學(xué)習(xí)，并沒有整體進(jìn)行過設(shè)計(jì)。從而使實(shí)踐理論脫節(jié)，把模具設(shè)計(jì)理解得過于簡單。在此次設(shè)計(jì)中，這種缺點(diǎn)暴露無遺，對設(shè)計(jì)造成了很大影響。設(shè)計(jì)要面向企業(yè)，面向市場，不是隨便設(shè)計(jì)。
3.設(shè)計(jì)要有實(shí)用性，安全性。在設(shè)計(jì)過程中，要從操作者的角度進(jìn)行思考，要方便，安全。另外，要進(jìn)行成本問題的考慮，在設(shè)計(jì)過程中盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。
4.電腦繪制是設(shè)計(jì)中必不可少的一部分，在設(shè)計(jì)中，由于零件的復(fù)雜性，特殊性，很多部件都需要使用軟件繪制。并且電腦繪制尺寸精確，方便快捷，對模具產(chǎn)業(yè)有不可或缺的作用。
5.在設(shè)計(jì)中要足夠認(rèn)真，態(tài)度決定一切。模具是種追求精確的產(chǎn)品，一個小的疏忽，可能就會造成設(shè)計(jì)的不成功。只有認(rèn)真，勤學(xué)，謙虛，好問，實(shí)事求是，才能設(shè)計(jì)出好的，完整的模具。
即將畢業(yè)的我們，在實(shí)習(xí)期間，可能會遇到各種各樣的問題。作為一個新的員工，很多我們并不是很清楚，這就需要我們我們平時所學(xué)的知識和積累的經(jīng)驗(yàn)去解決它。并且隨著科技的發(fā)展，一些質(zhì)量好的性能強(qiáng)的，效率高的，耗能少的，價(jià)格更加低的產(chǎn)品將越來越多。在這個時候，就會有老的產(chǎn)品淘汰。所以我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計(jì)思想觀，加強(qiáng)模具設(shè)計(jì)學(xué)的學(xué)習(xí)，增加自己的知識儲備量，以使自己達(dá)到社會的需求。
致謝：特別感謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予本人幫助的老師和同學(xué)，同時感謝高老師對我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和審核。
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