帶雙孔U形槽板-導(dǎo)向板沖裁件模具設(shè)具計【沖孔落料拉深級進模沖壓模含18張CAD圖帶工藝卡】
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0緒 論目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標準化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)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(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。在學(xué)校的近三年學(xué)習(xí)中，已完成了模具專業(yè)教學(xué)計劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕，通過畢業(yè)設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，進行已學(xué)知識的全面總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)及擴大模具領(lǐng)域的新知識。畢業(yè)設(shè)計其目的在于鞏固所學(xué)知識，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)實際工作能力。通過設(shè)計，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、編寫技術(shù)文件和閱讀技術(shù)文獻等方面受到一次綜合訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計要達到的具體要求是：1.系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)課知識。2. 運用所學(xué)知識解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓(xùn)練。3.通過某項具體工程設(shè)計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)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(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價值工程和技術(shù)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(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。近年來， 1隨著我國經(jīng)濟的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)廠點已超過20000家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達十多家?？梢灶A(yù)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(fù)雜、長壽命的模具。同時要求模具設(shè)計、制造和生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)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(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)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(chǎn)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(zhì)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(chǎn)效率，降低了成本?？梢哉f如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。在大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)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(xué)習(xí)的目的于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于模具特別是沖壓模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(guān)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(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計。在設(shè)計的過程中，雖然有一定的困難，但在指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)、同學(xué)間的討論和自己的努力下，自信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于我的水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免會出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正。 2導(dǎo)向板落料沖孔級進模設(shè)計工件名稱：導(dǎo)向板生產(chǎn)批量：中批量材料：Q195厚度：1mm工件簡圖見圖 1圖 1 導(dǎo)向板1.工藝性分析圖示零件材料為 Q195，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚 1mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：φ4.1 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸， 3按慣例取 IT14 級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。2.排樣設(shè)計2.1 確定零件的排樣方案設(shè)計模具時，條料的排樣很重要。導(dǎo)向板零件具有對稱的特點，單向排列時材料的利用率較高（圖 2 所示）,可以提高材料的利用率，減少廢料。圖 2 條料的排樣2.2 條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 2mm 和 1.5mm。條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由b =D+2aD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 77mm。 4導(dǎo)尺間距離的計算：由 s=D+a1,代入數(shù)據(jù)計算得導(dǎo)尺間距離為 31.6 mm。材料利用率的計算：根據(jù)一個步距內(nèi)的計算公式 =a/Bs×100%?式中 A—一個沖裁件的面積，mm 2B—條料寬度，mm; s—進距， mm得 =2170.91/77×31.6×100%=89%?3.工藝方案的確定手柄零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單模分三次加工，即落料——沖孔——拉深方案二：沖孔落料拉深復(fù)合模。方案三：沖孔落料拉深級進模。 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。但是采用一套模具加工,難度比較大,生產(chǎn)成本比較大。所以不用復(fù)合模具。采用級進模加工.精度比較高,而且模具制造也相比簡單。因此采用方案三,落料沖孔級進模。4.模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料的落下，也為了整套模具的簡化，因此采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模和沖孔凸模都安排在上模。2）送料方式：因是中批量生產(chǎn)，采用手動 送料方式。 53）定位裝置：本工件在級進模中尺寸是較大的，又是中批量生產(chǎn)，采用始用擋料銷加上導(dǎo)料銷來對工件進行定位。3）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，采用中間導(dǎo)柱模架。4）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料落在凹?？锥粗?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。選用彈性卸料板來卸下條料廢料。5.沖壓力與壓力中心的計算，初選壓力機5.1 沖裁工序總力的計算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖 φ4.1mm 孔的力 P1，落外型料的力 P2，向下推出 φ4.1mm 沖孔廢料的力 P3，向下推出工件的力 P4。由彈性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機提供的，故不用計算在內(nèi)?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：P=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ b—被沖材料的抗剪強度(MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊得 Q195 鋼的 σ b=260MPaP1=1.3×π×4.1×1×260=1.39kN 6P2=1.3×206.2×1×260=69.8kN推件力 P t=nKtPKt—推件力系數(shù),由手冊查得 Kt=0.055n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查手冊﹝2﹞表 2—40 可得和 h=5mm,故 n=5P3=5/1×0.055×69.8=19.2kN卸料力 F = K x×PKx 為卸料力系數(shù),查表為 0.045 P4=0.045×69.8=3.14kN工序總力 P 總 =P1+P2+P3+P4 =1.39+69.8+19.2+3.14=93.53bkN彎曲力的計算：對于 u 形件 pz =0.7KBt2σ b/r+t其中 B-彎曲件寬度t-料厚σ b-材料抗拉強度K-安全系數(shù),一般取 1.3r-彎曲件的內(nèi)彎曲半徑pz=0.7KBt2σ b/r+t=0.7×1.3×30.1×12×320/0.6+1=0.46 kN5.2 初選壓力機查文獻[4]開式可初選壓力機型號為 J23-16,見表一。 7表一 所選擇壓力機的相關(guān)參數(shù)型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 工作臺尺寸/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-16 160 55 220 300×450 455.3 壓力中心的計算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(yīng)使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。圖（3） 如圖（3）建立坐標系，計算壓力中心如下表 8個基本要素壓力中心的坐標值基本要素長度 L/mmx yL1 -36.5 0L2 0 10.75L3 36.5 0L4 0 -10.75L5 -32 0L6 32 0合計 0 0由上計算可以看出壓力中心位于坐標的 0 點.若選用 J23-16 壓力機,則可滿足要求. 6.模具主要零件和主要工作機構(gòu)的設(shè)計與標準化6.1 工作零部件的設(shè)計與標準化（尺寸、位置、標準與示意圖）6.1.1 工作零部件的計算由于制件結(jié)構(gòu)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 9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。 1)沖孔時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dT=（d min+x△） -δt 0凹模尺寸dA=( dT +Zmin)0+δa式中 d A dT ——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由手冊﹝1﹞查表 2-30 得：IT14 級時 x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm沖裁 φ4.1mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計算凸模尺寸 由手冊表 2-10 查得△=0.3dT=（d min +x△） -δt 0 =(4.1+0.5×0.3)0-0.012 =4.250-0.012凹模尺寸由表 2-23 得 Zmin=0.1dA=( dT +Zmin)0+δa =(4.25+0.1)0+0.018=4.350+0.018校核：|δt|+|δa|=0.03,Z max-Zmin=0.03|δt|+|δa|≤Z max-Zmin所以：滿足間隙公差條件。6.1.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算落料時，間隙取在凸模上，則： 10凹模尺寸DA=（D max－x△） 0+δA凸模尺寸DT=( DA －Z min) -δT 0式中 D A DT ——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由手冊﹝1﹞查表 2-30 得：IT14 級時 x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm落 73mm×30.1mm 料的凸模、凹模刃口尺寸的計算落 73mm 尺寸計算凹模尺寸 由手冊表 2-10 查得△=0.74DA=（D max－x△） 0+δA =(73－0.5×0.74) +0.0180=72.63+0.0180凸模尺寸由表 2-23 得 Zmin=0.10DT=( DA －Z min) -δT 0=(72.63－0.1) －0。012 0=72.53－0.012 0校核：|δt|+|δa|=0.03,Z max-Zmin=0.03|δt|+|δa|≤Z max-Zmin所以：滿足間隙公差條件。落 30.1mm 尺寸計算凹模尺寸 由手冊表 2-10 查得△=0.62DA=（D max-x△） 0+δA =(30.1－0.5×0.62) +0.0180=29.79+0.0180 11凸模尺寸由表 2-23 得 Zmin=0.10DT=( DA －Z min) -δT 0=(29.79－0.1) －0。012 0=29.69－0.012 0校核：|δt|+|δa|=0.03,Z max-Zmin=0.03|δt|+|δa|≤Z max-Zmin所以：滿足間隙公差條件。3）凸凹模中兩個沖孔凹模的中心距：Ld=L±0.125△=64±0.125×0.75=64±0.094）彎曲凸,凹模尺寸計算DA=（D max－0.75△） 0+δADT=( DA －0.75△－Z) -δT 0其中 z/2=(1-1.1)tmax=1.05×1=1.05DA=（D max-0.75△） 0+δA =(30.1-0.75×0.62)+0.0180=29.64+0.0180DT=( DA －0.75△－Z) -δT 0=(30.1－0.75×0.62－1.05) －0。018 0=27.54－0.012 0工作零部件的設(shè)計與標準化沖圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級形式如圖 6 所示：圖 6 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式 12凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：L=h1+h2+h3+h式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—導(dǎo)尺高度，mmh—附加高度，一般取 15~20mm圖 7 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu) 13整體式凹模如圖 7 裝于下模座上，由于下模座孔口較大而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾?B 不小于 15mmC-----凹模壁厚,刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.20凹模高度 H=KB=0.20×110=22mm按表取標準值 28mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×28=40mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, 圖 8 凹模上的螺孔設(shè)計與選用d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 28mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞ 查得螺孔選用 4×M8 的螺釘固定在下模座。故選用如圖 8： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 14螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于 16。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 160×100×20（JB/T7643.1）①沖裁 φ4.1mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度）凸模長度 L=20+14+1+15=50mm由凸模刃口 d=4.25mm 查手冊﹝2﹞表 2.54 可知 h=3mm, D 1=11mm, D=8mm, L=50凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對于圓形凸模 d min≥ ][4??t式中 d min—圓形凸模最小截面直徑,為 4.1mmt—沖裁材料厚度，為 1mm—沖裁材料的抗剪強度，為 260MPa?—凸模材料許用強度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =1.04mm 所以承壓能力足夠。][4?t310.26?抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Ｌ ｍａｘ ≤270d 2/ F式中 L max ——允許的凸模最大自由長度，為 50mmF ——沖模力,為 1.39kNｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤270d 2/ =270×4.12/ =121mm 所以長度適宜。1039.?凸模固定端面的壓力q =
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