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硅鋼片沖孔落料復合模設計【沖壓模具設計】【含CAD圖紙、說明書】硅鋼片沖孔落料復合模設計【沖壓模具設計】【含CAD圖紙、說明書】

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畢業設計說明書論文作 者 學 號 學院(系、部) 專 業 題 目 硅鋼片復合倒裝模具設計 指導者 評閱者 年 月 第 I 頁畢 業 設 計 說 明 書 ( 論 文 ) 中 文 摘 要本文分析了硅鋼片復合的結構、尺寸、精度和原材料性能,并具體指出了該產品的成型難點;擬定了模沖孔落料模具沖壓工藝方案;詳細闡述了排樣設計方法和過程,確定了該產品需要沖孔、落料的二維和排樣圖;完成了所有必要的工藝計算,包括模具刃口尺寸、各工位沖壓力、總的沖壓工藝力、壓力中心等;概述了模具概要設計方法,系統的闡述了模具主要零件的結構、尺寸設計及標準的選用。同時闡述了模具的工作過程、各成形動作的協調性并對設備選擇和核算進行了較為細致的敘述。關鍵詞 模具 工藝分析 零件設計 模具設計第 II 頁畢 業 設 計 說 明 書 ( 論 文 ) 外 文 摘 要Title Design of the Stamping Process and the die for the spring hook AbstractThis paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of ench process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading. Keywords bend product progressive-die technical analysis die design第 III 頁目錄1.1 零 件 介 紹 .31.2 零 件 工 藝 性 分 析 .33.1.2 卸料、頂件力的計算 .105.1.1 沖裁凸、凹模 .175.1.2 凸模高度設計 .185.2.1 導向零件 .195.2.2 擋料零件 .205.3.1 卸料零件 .205.3.2 頂件零件 .21前 言 .1第 一 章 工 藝 設 計 .31.3 工 藝 方 案 的 確 定 .6第 二 章 排 樣 設 計 .72.11 毛 坯 排 樣 設 計 .72.2 材 料 的 利 用 率 .7第 三 章 工 藝 計 算 .93.1 沖 壓 工 藝 力 的 計 算 .93.1.1 沖裁力計算 93.2 壓 力 中 心 計 算 .11第 四 章 模 具 總 體 概 要 設 計 124.1 模 具 概 要 設 計 124.2 模 具 零 件 結 構 形 式 確 定 134.2.1 定 位 機 構 .144.2.2144.2.315第 五 章 模 具 詳 細 設 計 165.1 工 作 零 件 165.2 定位零件 .195.3 出 件 零 件 20第 IV 頁5.4 導 向 零 件 215.5 其 他 零 件 22第 六 章 設 備 選 擇 236.1 設 備 噸 位 確 定 236.2 設 備 校 核 23第 七 章 結 論 24致 謝 25參 考 文 獻 26第 1 頁前 言 沖 壓 加 工 技 術 應 用 范 圍 十 分 廣 泛 , 在 國 民 經 濟 各 工 業 部 門 中 , 幾 乎 都 有 沖 壓加 工 或 沖 壓 產 品 的 生 產 。 沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。沖裁是利用模具使板料的一部分沿一定的輪廓形狀與另一部分產生分離以獲得制件的工序。如沖裁的目的在于獲得一定形狀和尺寸的內孔,封閉曲線以外部分為制件稱為沖孔;沖裁的目的在于獲得具有一定外形輪廓和尺寸的制件,封閉曲線以內的部分為制件稱為落料。顯著提高了勞動生產率和設備利用率。 如拉伸模是將板彎成一定形狀和角度的零件的成形方法,是板料沖壓中加工工序之一。 沖 壓 生 產 主 要 是 利 用 沖 壓 設 備 和 模 具 實 現 對 金 屬 材 料 ( 板 料 ) 的 加工 過 程 。 所 以 沖 壓 加 工 具 有 如 下 特 點 1) 生 產 效 率 高 、 操 作 簡 單 、 內 容 實 現 機 械 化 和 自 動 化 , 特 別 適 合 于 成 批 大量 生 產 ;2) 沖 壓 零 件 表 面 光 滑 、 尺 寸 精 度 穩 定 , 互 換 性 好 , 成 本 低 廉 ;3) 在 材 料 消 耗 不 多 的 情 況 下 , 可 以 獲 得 強 度 高 、 剛 度 大 、 而 重 量 小 的 零 件 ;4) 可 得 到 其 他 加 工 方 法 難 以 加 工 或 無 法 加 工 的 復 雜 形 狀 零 件 。由 于 沖 壓 加 工 具 有 節 材 、 節 能 和 生 產 效 率 高 等 突 出 特 點 , 決 定 了 沖 壓 產 品 成本 低 廉 , 效 益 較 好 , 因 而 沖 壓 生 產 在 制 造 行 業 中 占 重 要 地 位 。本 論 文 主 要 對 硅 鋼 片 沖 壓 模 具 設 計 為 主 線 , 依 據 模 具 的 基 本 組 成 部 分 ,采 取 基 礎 和 設 計 技 巧 相 結 合 , 理 論 與 實 踐 相 結 合 , 圖 例 與 剖 析 相 結 合 , 模 具 設計 與 加 工 工 藝 相 結 合 的 方 式 , 分 析 硅 鋼 片 的 沖 壓 工 藝 性 , 提 出 設 計 其 模 具 的 多種 方 案 , 通 過 比 較 分 析 設 計 出 較 合 理 的 模 具 。 同 時 , 從 模 具 的 加 工 工 藝 的 角 度出 發 , 分 析 并 提 供 便 于 加 工 的 模 具 結 構 形 式 , 使 模 具 設 計 和 加 工 更 加 緊 密 的 結合 在 一 起 。本 論 文 在 設 計 時 廣 泛 吸 收 了 國 內 外 各 個 領 域 成 熟 的 經 驗 和 最 新 的 參 考 資 料 ,并 在 模 具 的 成 型 零 部 件 等 關 鍵 部 位 采 用 了 國 內 外 的 優 質 模 具 鋼 。 為 了 順 應 形 勢發 展 的 需 要 , 在 技 術 上 也 有 一 定 的 創 新 , 使 用 了 計 算 機 輔 助 設 計 來 繪 圖 , 像PRO/E、 AUTOCAD 等 , 達 到 優 化 設 計 的 目 的 。第 2 頁第 一 章 工 藝 設 計1.1 零 件 介 紹本 次 畢 業 設 計 的 產 品 見 圖 1.1 所 示 , 材 料 為 厚 1mm 的 DR510 鋼 板 料 ,要求 批 量 為 中 批 量 。 該 零 件 屬 于 典 型 的 沖 裁 件 。第 3 頁圖 1.1 硅 鋼 片 零 件 圖1.2 零 件 工 藝 性 分 析零 件 尺 寸 圖 中 零 件 的 標 注 公 差 的 為 IT12 級 精 度 , 其 余 未 注 由 圖 中 技 術要 求 可 知 為 IT14 級 , 零 件 的 尺 寸 較 小 , 成 形 的 位 置 較 為 緊 湊 , 成 形 比 較 簡 單 。零 件 材 料 為 DR510 鋼 , 有 很 良 好 的 塑 性 , 料 厚 為 1mm 屬 薄 料 , 沖 壓 性 能良 好 。零件的結構零件需要經過一次沖裁,零件的結構比較對稱,沖壓性能仍然很良好。綜上所述,得到結論零件具有較好的可沖壓性。1.3 工 藝 方 案 的 確 定工藝方案的內容是確定沖裁件的工藝路線,主要包括確定工序數、工序的組合和工序的順序安排等,應在工藝分析的基礎上制定幾種可能的方案,再根據工件的批量、形狀、尺寸等方面的因素,全面考慮、綜合分析,選取一個較為合理的方案。第 4 頁沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁。復合沖裁是在壓力機的一次行程中,在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序;級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序,排列成一定順序,組成級進模,在壓力機的一次行程中,模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序,除最初幾次沖程外,每次沖程都可以完成一個沖裁件。該工件包括沖孔、落料、拉伸三個基本工序,可以有以下三種工藝方案方案一先落料,再沖孔。采用單工序模生產。方案二落料沖孔。采用復合模具生產。方案三沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產。方案一結構簡單,但須兩道工序、兩副模具才能完成,生產效率也低,如此則浪費了人力、物力、財力,從經濟的角度來考慮不妥當,難以滿足大批量的生產要求。方案三是一種多工位、效率高的加工方法,但級進模輪廓尺寸較大,制造復雜,成本較高,一般適用于大批量、小型沖壓件。而且工作周期長,模具結構復雜,生產成本過高。方案二采用模具具生產,只需一副模具即可成型,模具結構緊湊,沖出的制件的精度及生產效率都比較高,適合大批量生產。沖裁薄材小型拉伸件,模具制造工作量比級進模低。通過上述三種方案的分析比較,該工件的沖壓生產采用方案二為佳。第 二 章 排 樣 設 計2.1 毛 坯 排 樣 設 計在進行模具設計時,首先要設計條料排樣圖,條料排樣圖的設計是模具設計時的重要依據。模具條料排樣圖設計的好壞,對模具設計的影響是很大的,排樣圖設第 5 頁計錯誤,會導致制造出來的模具無法沖制零件。條料排樣圖一旦確定,也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數、零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設計形式等一系列問題。在本模具中,排樣設計總的原則是先進行沖切廢料,然后拉伸,最后切斷,并要考慮模具的強度、剛度,結構的合理性。沖 裁 件 在 條 料 、 帶 料 或 板 料 上 的 布 置 方 法 叫 排 樣 。 排 樣 合 理 就 能 用 同 樣 的 材料 沖 出 更 多 的 零 件 來 , 降 低 材 料 消 耗 。 大 批 量 生 產 時 , 材 料 費 用 一 般 占 沖 裁 件的 成 本 的 60以 上 。 因 此 , 材 料 的 經 濟 利 用 是 一 個 重 要 問 題 , 特 別 對 貴 重 的 有色 金 屬 。 排 樣 的 合 理 與 否 將 影 響 到 材 料 的 經 濟 利 用 、 沖 裁 質 量 、 生 產 效 率 、 模具 結 構 與 壽 命 、 生 產 操 作 方 便 與 安 全 等 。排樣的意義就在于保證用最低的材料消耗和最高的勞動生產率得到合格的零件。毛 坯 在 板 料 上 可 截 取 的 方 位 很 多 , 這 也 就 決 定 了 毛 坯 排 樣 方 案 的 多 樣 性 。 典型 毛 坯 排 樣 單 排 、 斜 排 、 對 排 、 無 費 料 排 樣 、 多 排 、 混 合 排 。根據此次畢業設計的零件結構特征,決定采用單排、中間載體。采用這種毛坯排樣的模具結構的相對簡單,模具制造較為方便。1.條料搭邊值的確定搭邊是指排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的剩料。其作用是使條料定位,保證零件的質量和精度,補償定位誤差,確保沖出合格的零件,并使條料有一定的剛度,不拉伸,便于送進,并能使沖模的壽命得到提高。由參考文獻[3]表 2-5 得材料厚度為 1mm 時,條料長度大于 20mm,搭邊可以取 a1.2mm,a1=1.5mm。2.條料的寬度條料采用無側壓,可以確定條料與導料銷的間隙和條料寬度偏差分別為 由參考文獻[3]中公式 2-24 得5.0,8.1??c????01]2[caDB【5021.2】 52.4mm05.?3.步 距沖 裁 模 的 步 距 是 確 定 條 料 在 模 具 中 每 送 進 一 次 , 所 需 要 向 前 移 動 的 固 定 距 離 。步 距 的 精 度 直 接 影 響 到 沖 件 的 精 度 。 設 計 連 續 模 時 , 要 合 理 的 確 定 步 距 的 基 本第 6 頁尺 寸 和 精 度 。 步 距 的 基 本 尺 寸 , 就 是 模 具 中 相 鄰 工 位 的 距 離 。 連 續 模 任 何 相 鄰兩 工 位 距 離 都 必 須 相 等 。此 次 畢 業 設 計 的 條 料 為 單 排 , 步 距 的 基 本 尺 寸 等 于 沖 壓 件 的 外 形 輪 廓 尺 寸 和兩 沖 壓 件 間 的 搭 邊 寬 度 之 和 , 其 步 距 基 本 尺 寸 由 參 考 文 獻 [3]得 S L a式 中 S---沖 裁 步 距L---沿 條 料 送 進 方 向 , 毛 坯 外 形 輪 廓 的 最 大 寬 度 值a----沿 送 進 方 向 的 搭 邊 值該零件的步距確定為 S L a241.5 25.5mma 產 品 圖第 7 頁c圖材料利用率為86﹪圖 2.1 排 樣 圖 示 意 圖2.2 材 料 的 利 用 率1.排 樣 方 式 的 確 定根據沖裁件的結構特點,排樣方式可選擇為直排,有廢料排樣。2.送 料 進 距 的 確 定為了節約材料,應合理的選擇搭邊值。搭邊值過小,會使作用在凸模側表面上的發向應力沿切口分布不均,降低沖裁質量和模具壽命,故必須使搭邊的最小寬度大于沖裁時塑性變形區的寬度,一般可以取材料的厚度。若搭邊值小于材料的厚度,沖裁時搭邊可能被拉斷,有時還會被拉入到凸、凹模間隙中,使零件產生毛刺,甚至損壞模具刃口。搭邊值的大小與材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及擋料的方式、卸料方式有關。硬材料的搭邊值可以小一些,軟材料和脆材料的搭邊值應大一些。零件尺寸大或有尖突時,搭邊值應大一些,厚材料的搭邊值取大一些。第 8 頁第三章 工藝計算3.1 沖 壓 工 藝 力 的 計 算工 藝 計 算 是 模 具 設 計 的 基 礎 , 只 有 正 確 的 計 算 出 各 道 工 序 的 凸 凹 模 尺 寸 、 沖壓 力 、 毛 壞 尺 寸 等 , 才 能 設 計 出 正 確 的 模 具 。 而 且 是 選 用 壓 力 機 、 模 具 設 計 以及 強 度 校 核 的 重 要 依 據 。 為 了 充 分 發 揮 壓 力 機 的 潛 力 , 避 免 因 超 載 而 損 壞 壓 力機 , 所 以 計 算 是 非 常 必 要 的 。工 藝 計 算 是 選 用 壓 力 機 、 模 具 設 計 以 及 強 度 校 核 的 重 要 依 據 。 為 了 充 分 發 揮壓 力 機 的 潛 力 , 避 免 因 超 載 而 損 壞 壓 力 機 , 所 以 計 算 是 非 常 必 要 的 。3.1.1 沖 裁 力 計 算沖 裁 力 是 沖 裁 力 、 卸 料 力 、 推 件 力 和 頂 料 力 的 總 稱 。沖 裁 力 是 凸 模 與 凹 模 相 對 運 動 使 工 件 與 板 料 分 離 所 需 要 的 力 , 它 與 材 料 的 厚度 、 工 件 的 周 長 、 材 料 的 力 學 性 能 等 參 數 有 關 。 沖 裁 力 是 設 計 模 具 、 選 擇 壓 力機 的 重 要 參 數 。 計 算 沖 裁 力 的 大 小 是 為 了 合 理 的 利 用 沖 壓 設 備 和 設 計 模 具 。 選用 沖 壓 設 備 的 標 稱 壓 力 必 須 大 于 所 計 算 的 沖 裁 力 , 所 設 計 的 模 具 必 須 能 夠 傳 遞和 承 受 所 計 算 的 沖 裁 力 , 以 適 應 沖 裁 的 要 求 。該 模 具 采 用 彈 性 卸 料 和 下 方 出 料 方 式 。 總 沖 壓 力 由 沖 裁 力 、 卸 料 力0F和 推 件 力 組 成 。 由 于 采 用 復 合 沖 裁 模 , 其 沖 裁 力 由 落 料 沖 裁 力 和 沖卸F推 落 料F孔 沖 裁 力 兩 部 分 組 成沖 孔沖 裁 力 是 沖 裁 過 程 中 凸 模 對 材 料 的 壓 力 , 它 是 隨 凸 模 行 程 而 變 化 的 。 通 常 說的 沖 裁 力 是 指 沖 裁 力 的 最 大 值 。 平 刃 沖 模 的 沖 裁 力 可 按 下 式 計 算 ( 3.1)bKLtF??式 中 F沖 裁 力 ( N) ;L零 件 剪 切 周 長 ( mm) ;t材 料 厚 度 ( mm) ;材 料 抗 拉 強 度 ( MPa) 。b?K系 數 ,一 般 取 K1.3。 第 9 頁已知零件材料是 DR510 銅,取 400Mpa,材料厚度 t1mm,L 值由全部沖裁線即沖裁零件周b?長尺寸組成1) 落料、沖孔沖裁力。材料 DR510 銅的抗拉強度可按 MPab40??NLtFb3708418????落 料25沖 孔2) 推件力。查表得推件力系數 ,凹模中的卡件數 為 2。0.5推KnNFnK165.03???沖 孔推推3) 卸料力。查表得卸料力系數 。.卸 847.落 料卸卸4) 總沖壓力 的確定。0所 以 總 沖 壓 力 53264N532KG。沖壓力合力的作用點稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應盡可能和模柄的軸線以及和壓力機滑塊的中心線重合,以使沖模平穩地工作,減少導向機構滑動件之間的磨損,提高運動精度以及模具和壓力機的壽命。沖 模 壓 力 中 心 的 求 法 , 采 用 求 平 衡 力 系 合 力 作 用 點 的 方 法 。 由 于 絕 大 部 分 沖 裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變,輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比,所以,求合力作用點可轉化為求輪廓線的重心。具體的方法如下1)按比例畫出沖壓輪廓線,選定直角坐標 x-y;2)把圖形分成幾部分,計算各部分長度 L1、L2、.Ln,并求出各部分重心位置的坐標值;3)按下列公式求出沖模壓力中心的坐標值(X0,Y0) 12.nLxLx???012nyy??由于該零件形狀對稱,所以壓力中心在該零件的中點上坐標值(X 0,Y0) 。第 10 頁第 四 章 模 具 總 體 概 要 設 計4.1 模 具 概 要 設 計模是用多個零件按照一定關系裝配而成的有機整體,結構是模具的“形” 。模具的優劣很大程度上體現在模具結構上,因此沖孔落料模具和拉伸模的結構對模具的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。在 此 次 模 具 的 結 構 設 計 大 體 可 以 分 為 兩 步 第 一 步 根 據 工 序 排 樣 的 結 果 確定 模 具 的 基 本 結 構 框 架 , 確 定 組 成 沖 孔 落 料 模 具 和 拉 伸 模 的 主 要 結 構 單 元 及形 式 , 對 模 具 制 造 和 使 用 提 出 要 求 ; 第 二 步 確 定 各 結 構 單 元 的 組 成 零 件 及 零 件間 的 連 接 關 系 。 結 構 設 計 的 結 果 是 模 具 裝 配 圖 和 零 件 明 細 表 。在 結 構 設 計 中 概 要 設 計 是 模 具 結 構 設 計 的 開 始 , 它 以 工 序 排 樣 圖 為 基 礎 ,根 據 產 品 零 件 要 求 , 確 定 沖 孔 落 料 模 具 和 拉 伸 模 的 基 本 結 構 框 架 。 結 構 概 要 設計 包 括 ( 1) 模 具 基 本 結 構 定 位 方 式 以 及 導 向 方 式 確 定 ;卸 料 方 式 以 及 出 件 方 式確 定 ;( 2) 模 具 基 本 尺 寸 模 具 工 作 空 間 尺 寸 、 各 個 板 的 厚 度 、 閉 合 高 度 。( 3) 模 架 基 本 結 構 模 架 的 類 型 ;導 柱 與 導 套 選 配 以 及 模 柄 類 型 的 選 擇 。( 4) 壓 力 機 的 選 擇 壓 力 機 的 類 型 ; 壓 力 機 規 格 。4.2 模 具 零 件 結 構 形 式 確 定本 模 具 是 用 沖 孔 落 料 模 具 完 成 的 如 圖 4.1a圖 。 采 用 自 行 設 計 的 模 架 機 構導 向 , 彈 性 卸 料 板 卸 料 , 采 用 裝 置 頂 桿 頂 料 。第 11 頁4.1a模具二維圖導 料 銷 進 行 導 向 , 定 位 板 定 位 , 推 桿 進 行 推 出 制 件 , 并 完 成 零 件 的 沖 孔 、落 料 工 序 。 模 具 主 要 有 上 模 座 、 凸 模 墊 板 ( 上 墊 板 ) 、 凸 制 模 固 定 板 、 卸 料 板 、凸 凹 模 固 定 板 、 凹 模 墊 板 ( 下 墊 板 ) 、 定 位 板 、 下 模 座 、 導 柱 、 導 套 。 沖 孔 落料 模 具 凹 模 周 界 長 160mm,寬 140mm,模 具 總 長 250mm, 總 寬 205mm。 模 具 的閉 合 高 度 是 219.5mm。 凸 模 固 定 板 用 于 安 裝 所 有 沖 孔 凸 模 、 凹 模 板 用 于 落 料 。所 有 沖 孔 凸 模 采 用 單 邊 掛 臺 固 定 在 卸 料 板 上 , 裝 配 后 磨 平 。 與 凹 模 墊 板 采 用螺 釘 緊 固 、 銷 釘 定 位 的 方 式 固 定 。 卸 料 板 是 一 整 塊 , 采 用 四 個 螺 釘 固 定 。4.2.1 定 位 機 構為 限 制 被 沖 材 料 的 進 給 步 距 和 正 確 地 將 工 件 安 放 在 沖 模 上 完 成 下 一 步 的 沖 壓工 序 , 必 須 采 用 各 種 形 式 的 定 位 裝 置 。 用 于 沖 模 的 定 位 零 件 有 導 料 銷 、 導 料 板 、第 12 頁擋 料 銷 、 定 位 板 、 導 向 銷 、 定 距 側 刃 和 側 壓 裝 置 等 。 定 位 裝 置 應 避 免 油 污 、 碎屑 的 干 擾 并 且 不 與 運 動 機 構 干 涉 。 定 位 精 度 要 求 較 高 時 , 要 考 慮 粗 精 度 和 精 精度 兩 套 裝 置 , 分 步 進 行 ; 坯 料 需 要 兩 個 以 上 工 序 的 定 位 時 , 它 們 的 定 位 應 該 一致 。綜 上 所 述 在 此 次 模 具 設 計 中 方 向 采 用 帶 側 刃 進 行 粗 定 位 , 導 正 銷 精 確x定 位 ; 方 向 上 采 用 導 料 板 與 導 正 銷 進 行 定 位 。 本 模 具 中 , 側 刃 采 用 成 型 側 刃y的 形 式 。 在 第 一 工 位 時 成 沖 導 正 孔 的 凸 模 同 時 沖 下 。 在 第 二 工 位 時 , 當 條 料 沿著 導 料 板 送 進 一 段 距 離 后 ( 一 個 步 距 ) , 導 料 板 上 的 臺 階 ( 相 當 與 擋 塊 的 作 用 )擋 住 條 料 以 阻 止 條 料 的 繼 續 前 進 , 起 到 粗 定 位 的 作 用 , 上 模 下 行 時 , 導 正 銷 首先 插 入 到 導 正 孔 中 , 糾 正 送 料 誤 差 , 對 條 料 進 行 精 確 定 位 。 采 用 的 彈 頂 結 構 ,在 工 作 的 時 候 可 以 起 到 頂 料 的 作 用 , 將 條 料 頂 出 繼 續 向 前 送 料 。4.2.2 卸 料 機 構卸 料 機 構 的 主 要 作 用 是 把 材 料 從 凸 模 上 卸 下 , 有 時 也 可 作 壓 料 板 用 以 防 止 材料 變 形 , 并 能 幫 助 送 料 導 向 和 保 護 凸 模 等 。 可 分 為 固 定 剛 性 卸 料 板 以 及 彈 性 卸料 板 。在本次模具設計中采用彈性卸料板,彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用,多用于沖制薄料,使工件的平面度提高。在拉伸成型時,可以防止條料發生側移。當上模上行時,卸料板將卡在凸模上的條料推下。同時,在下模部分安裝有彈頂裝置,上模上行一段距離后,卸料板不再壓住條料時,頂件塊和浮頂裝置將條料頂出最大的成型距離。此時,條料完成了一個工位的成型,向前送進一個步距。4.2.3 導 向 機 構 。對生產批量大,要求模具壽命和制件精度較高的沖模。一般應采用導向機構來保證上、下模的精確導向。上、下模導向,在凸、凹模開始閉合前或壓料板接觸制件前就應該充分的合上。導向機構有導柱、導套機構,側導板與導板機構和導塊機構。在此副模具中由于零件的尺寸較小,對制件的精度要求較高。所以采用四角滾動導柱、導套和旋入式模柄配合,這樣的四導柱導向精度比較平穩,精度較高。第 13 頁第 五 章 模 具 詳 細 設 計5.1 工 作 零 件5.1.1 沖 裁 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算一 、 沖 裁 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 原 則計 算 沖 裁 凸 、 凹 模 刃 口 的 依 據 為 ① 沖 裁 變 形 規 律 , 即 落 料 件 尺 寸 與 凹 模刃 口 尺 寸 相 等 , 沖 孔 尺 寸 與 凸 模 刃 口 尺 寸 相 同 。 ② 零 件 的 尺 寸 精 度 。 ③ 合 理的 間 隙 值 。 ④ 磨 損 規 律 , 如 圓 形 凹 模 尺 寸 磨 損 后 變 大 , 凸 模 尺 寸 磨 損 后 變 小 ,間 隙 磨 損 后 變 大 。 ⑤ 沖 模 的 加 工 制 造 方 法 。 因 而 在 計 算 人 口 尺 寸 時 應 按 下 述 原則 進 行 。㈠ 保 證 沖 出 合 格 的 零 件根 據 沖 裁 變 形 規 律 , 沖 孔 尺 寸 等 于 凸 模 刃 口 尺 寸 , 落 料 件 尺 寸 等 于 凹 模 刃 口尺 寸 。 因 而 沖 孔 時 , 應 以 凸 模 為 基 準 。 落 料 時 , 以 凹 模 為 基 準 。 基 準 件 的 尺 寸應 在 零 件 的 公 差 范 圍 內 。 沖 孔 時 間 隙 取 在 凹 模 上 , 落 料 時 間 隙 取 在 凸 模 上 。㈡ 保 證 模 具 有 一 定 的 使 用 壽 命新 模 具 的 間 隙 應 是 最 小 的 間 隙 , 磨 損 后 到 最 大 合 理 間 隙 。 考 慮 到 沖 裁 時 凸 、凹 模 的 磨 損 , 在 設 計 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 時 , 對 基 準 刃 口 尺 寸 在 磨 損 后 增 大 的 ,其 刃 口 的 公 稱 尺 寸 應 取 工 件 尺 寸 公 差 范 圍 內 較 小 的 數 值 。 對 基 準 件 刃 口 尺 寸 在磨 損 后 減 小 的 , 其 人 口 的 公 稱 尺 寸 應 取 工 件 尺 寸 公 差 范 圍 內 較 大 的 數 值 。 這 樣 ,在 凸 凹 模 磨 損 到 一 定 程 度 的 情 況 下 , 仍 能 沖 出 合 格 的 零 件 。㈢ 考 慮 沖 模 制 造 修 理 方 便 , 降 低 成 本 為 使 新 模 具 的 間 隙 值 不 小 于 最 小 合 理 間 隙 , 一 般 凹 模 公 差 標 注 成 , 凸d?模 公 差 標 注 成 。 間 隙 能 保 證 的 條 件 下 不 要 把 制 造 公 差 定 的 太 緊 。 一 般 模 具p??制 造 精 度 比 工 件 精 度 高 2 至 4 級 。 若 零 件 沒 有 標 注 公 差 , 對 于 非 圓 形 見 按 國 家標 準 “非 配 合 尺 寸 的 公 差 數 值 ”IT14 精 度 處 理 。 本 畢 業 設 計 對 未 標 注 公 差 的 零件 尺 寸 采 用 IT12 精 度 處 理 。第 14 頁二 、 沖 裁 刃 口 尺 寸 計 算 方 法制 造 沖 模 的 關 鍵 主 要 是 控 制 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 及 其 間 隙 合 理 。 由 于 模 具 加 工方 法 不 同 , 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 公 式 和 公 差 標 注 也 不 同 。 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸的 計 算 方 法 基 本 上 可 分 為 兩 類 , 分 別 加 工 與 配 合 加 工 , 對 于 形 狀 復 雜 或 薄 料 的沖 裁 件 的 沖 裁 , 為 了 保 證 凸 、 凹 模 之 間 的 間 隙 值 , 一 般 采 用 配 合 加 工 。 此 方 法是 先 加 工 好 其 中 一 件 ( 凸 模 或 凹 模 ) 作 為 基 準 件 , 然 后 以 此 基 準 件 來 加 工 另 一件 , 使 他 們 之 間 保 持 一 定 的 間 隙 。 這 種 加 工 方 法 的 特 點 是⑴ 模 具 間 隙 是 在 配 制 中 保 證 的 , 因 此 不 需 要 較 核 ,minax|| Zdp????所 以 加 工 基 準 時 可 以 適 當 放 寬 公 差 , 使 其 加 工 容 易 。⑵ 尺 寸 標 注 簡 單 , 只 需 在 基 準 件 上 標 注 尺 寸 和 公 差 , 配 制 件 僅 標 注 基 準 尺寸 并 注 明 配 做 所 留 間 隙 值 。 由 于 形 狀 復 雜 工 件 各 部 分 尺 寸 性 質 不 同 , 凸 模 與 凹 模 磨 損 情 況 也 不 同 , 有 變大 的 、 有 變 小 的 、 也 有 不 變 的 , 必 須 對 有 關 尺 寸 進 行 具 體 分 析 后 , 按 前 述 尺 寸計 算 原 則 區 別 對 待 。查 表 2-1 得 模 具 沖 裁 間 隙 值 , , 查 表 2.11 的 凸 、mZ06.in?Z1.0ax?凹 模 制 造 公 差 , , 查 表 2-4 得 , 因 數 x0.75, 取07.??p?1?d? ?0.2 校 核 Zmax-Zmin0.1-0.060.04mm, mdp 1.0??滿 足 校 核 條 件 inaxZdp????1. 沖 孔 應 以 凸 模 為 基 準 , 然 后 配 做 凹 模 。⑴ 變 小 的 尺 寸 這 類 尺 寸 就 是 前 面 所 述 沖 孔 基 準 件 凸 模 尺 寸 , 應 按 式 應 用 公式 ⑵ 增 大 的 尺 寸 這 類 尺 寸 在 沖 孔 凸 模 上 相 當 于 落 料 基 準 件 凹 模 尺 寸 , 應pB按 式 計 算 0pPBx?????⑶ 無 變 化 的 尺 寸 這 類 尺 寸 可 分 為 以 下 情 況 當 孔 的 尺 寸 為 時 0C?p0.5/2P???當 孔 的 尺 寸 為 時 ???當 孔 的 尺 寸 為 時 ?/P第 15 頁2. ( 1) 沖 孔 沖 4 的 孔 應 以 凸 模 為 基 準 , 然 后 配 做 凹 模?03.45.*70 2.02.0 mdpp ????????? 183.4mind??( 2) 落 料 應 以 凹 模 為 基 準 , 然 后 配 做 凸 模 98.40.*5 02.2.0Ddd ???? )pp 1984min ??????按 計 算 尺 寸 和 公 差 制 造 凸 模 后 , 再 按 凸 模 刃 口 實 際 尺 寸 并 保 證 最 小 合 理 間 隙配 做 凹 模 。minZ5.1.2 凸 模 高 度 設 計凸 模 的 長 度 應 根 據 模 具 的 具 體 結 構 確 定 , 同 時 要 考 慮 凸 模 的 修 磨 量 以 及 固 定板 與 卸 料 板 之 間 的 安 全 距 離 等 因 素 。 本 模 具 設 計 采 用 彈 性 卸 料 板 , 凸 模 的 長 度計 算 可 按 下 式 L ht?21式 中 凸 模 固 定 板 的 厚 度 mm;1h卸 料 板 的 厚 度 mm;2t材 料 的 厚 度 mm;h附 加 長 度 mm。 包 括 凸 模 的 修 磨 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 。 一 般 取 h15 至 20mm。本 次 級 進 模 具 設 計 的 凸 模 長 度 設 計 是 以 第 六 工 位 拉 伸 凸 模 高 度 h 為 基 準 ,其 余 的 凸 模 長 度 以 此 為 基 準 進 行 必 要 的 加 長 或 縮 短 。5. 2.1 定 位 零 件為了限制被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序,必須采用各種形式的定位裝置,用于沖模的定位零件有導料銷、導料板、擋料銷、定位銷和惻壓裝置等。定位裝置應可靠并具有一定的強度,以保證工作精度、質量的穩定;定位裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方;定位裝置應避開油污的干擾并且不與運動機構干涉。定位精度要求較高定位零件的作第 16 頁用是使毛坯(條料或塊料)送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件。毛坯在模具中的定位有兩個內容一是送料方向上的定位,用來控制送料的進距,通常稱為擋料,二是與送料方向上垂直方向的定位,通常稱為送進導向。5.2.2 擋 料 零 件導料銷或導料板是對條料或帶料的側向進行導向,以免送偏的定位零件。導 料 銷 一 般 設 置 兩 個 , 并 在 位 于 條 料 的 同 側 , 從 右 向 左 送 料 時 , 導 料 銷 裝 在后 側 ; 從 前 向 后 送 料 時 導 料 銷 裝 在 左 側 。 導 料 銷 可 以 設 置 在 凹 模 面 上 , 也 可 以設 置 在 彈 性 卸 料 板 上 ; 還 可 以 設 置 在 固 定 板 或 下 模 座 平 面 上 。 固 定 式 和 活 動 式的 導 料 銷 可 選 用 標 準 結 構 , 通 常 與 擋 料 銷 的 結 構 一 樣 。 導 料 銷 的 導 向 定 位 多 用與 單 工 序 模 和 模 具 中 。5.3 出 件 零 件5.3.1 卸 料 零 件卸料裝置有固定卸料裝置和彈壓卸料裝置,彈性卸料裝置有卸料板、彈性元件、(彈簧和橡膠)等零件組成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料作用,所以沖裁零件質量較好,平直度較高,因此,質量要求教高的沖裁或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。本模具采用了彈性卸料裝置,零件的厚度為 1mm,考慮卸料力的問題在前面算過了,厚度為 30mm 的橡膠,具體計算如下1 確定橡膠的自由高度 修 磨工 作 hHI??,t 為材料厚度mth1??工 作 05取修 磨HI 3.6.所以 m2.540??2確定橡膠的橫截面積 APFA/卸?查表 6-9 得 P1.05,所以 230第 17 頁3橡膠的安裝高度 mHH5100??)(預 .2.2?頂裝在本副模具中,采用彈性卸料裝置卸料,彈頂器推動推桿,推桿推動零件,然后進行卸料。如圖 5.1 所示5.3.2 頂 件 零 件橡膠是模具中廣泛使用的彈性元件,主要為彈性卸料、壓料及出件裝置等提供所要求的作用力和行程。1.卸料的選用屬于標準件,沖壓模具中。在此次畢業設計中選用。主要的選用依據如下卸料螺釘個數 n4,5.4 導 向 零 件采用滾動式導柱、導套導柱 1 為導柱 D25150 材料為 20 鋼導套 1 為導套 D32575 材料為 20 鋼數量為 2 對5.5 其 他 零 件1.模架選用的是2.固定板規格是160mm140mm15mm 材料選用 45 鋼3.墊板規格是 160mm140mm10mm 材料選用 Cr12 鋼,熱處理之后硬度達到 45~50HRC4.采用旋入式模柄,如圖 5.2 所示第 18 頁圖 5.2 模柄結構旋入式模柄的優點是,通過螺紋與上模座連接,并加螺絲防止松動,這樣模具拆裝方便。旋入式模柄可以給與一定的調整余地,使得壓力中心線重合,提高了模具生產精度,提高了模具的運動精度和使用壽命。在模具中的固定用零件主要有模固定板,墊板以及螺釘和銷釘等。第 六 章 設 備 選 擇6.1 設 備 噸 位 確 定沖壓設備選用是沖壓工藝設計過程中的一項重要的內容。必須根據沖壓工序的性質、沖壓力、變形功、模具結構型式、模具的閉合高度和輪廓尺寸以及生產批量、生產成本、產品質量等諸多因素,結合單位現有設備條件進行。6.1.1 設 備 類 型 的 選 擇設備類型的選擇要依據沖壓件的生產批量、工藝方法與性質及沖壓件的尺寸、形狀與精度等要求來進行。第 19 頁由參考文獻[5]表 18.4-19 和表 18.4-20,初步選擇開式通用機械式壓力機。6.1.1 設 備 規 格 的 選 擇設備規格的選擇應根據沖壓件的形狀大小、模具尺寸及工藝變形力來進行。從模具設備上安裝并能開始工作的順序來考慮,其設備規格的主要參數有以下幾個。1)行程 壓力機行程的大小,應該保證坯料的方便放進與零件的方便取出。例如,對于拉深工序所用的壓力機行程,至少應保證壓力機的行程 S2h(h 為零件的高度) 。2)裝配模具的相關尺寸 壓力機的工作臺面尺寸應大于模具的平面尺寸,還應有模具安裝與固定的余地,但過大的余地對工作臺受力不利;工作臺面中間孔的尺寸要保證漏料或順利的安裝模具頂出料裝置;大噸位壓力機滑塊上應加工出燕尾槽,用于固定模具,而一般開式壓力機滑塊上有模柄孔尺寸,為兩件哈夫式夾緊模柄用。3)閉合高度 沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點時,滑塊下表面至工作臺上表面的距離。這個高度是沖壓操作的空間高度尺寸。顯然,沖床的最大閉合高度要大于模具的最大閉合高度,最小閉合高度要小于模具的最小閉合高度,一般取Hmax-5mm≥H≥Hmin10mm如果沖模的閉合高度 H 大于壓力機的最大閉合高度,沖模將不能在該壓力機上工作。反之,H 小于壓力機的最小閉合高度時,可加墊板。設備噸位 設備噸位的選擇,首先要以沖壓工藝的所需要的變形力為前提。要求設備的名義壓力要大于所需的變形力,而且,還要有一定的力量儲備。查 參 考 文 獻 3 表 1-5開 式 壓 力 機 技 術 參 數 , 初 選 擇 40KN 的 開 式 壓 力 機J23-40, 其 技 術 參 數 如 下 公 稱 壓 力 16KN公 稱 力 行 程 6mm滑 塊 行 程 30mm行 程 次 數 100spm最 大 裝 模 高 度 305mm裝 模 高 度 調 節 量 70mm第 20 頁工 作 臺 尺 寸 前 后 300mm、 左 右 400mm6.2 設 備 校 核6.2.1.壓 力 行 程該 模 具 的 開 模 高 度 大 概 有 305mm, 選 擇 的 壓 力 機 的 滑 塊 行 程 為 30mm,所以 壓 力 機 的 行 程 滿 足 要 求 。6.2.2.壓 力 機 工 作 臺 面 尺 寸由 于 模 具 外 形 尺 寸 為 前 后 250mm, 左 右 205mm, 而 壓 力 機 工 作 臺 面 尺寸 為 前 后 300mm、 左 右 400mm, 所 以 滿 足 條 件 。 主 要 參 數 均 符 合 條 件 , 因此 最 終 J23-16。結 論在本課題沖孔落料模設計中,采用二維的畫法,首先根據零件的形狀進行工藝性分析,然后選擇最佳的成形工藝方案;然后進行條料寬度,以及沖壓工藝的計算,根 所算出的數據進行排樣設計,得出最佳的排樣設計方案;計算沖孔、落料時凸模、凹模的尺寸,利用分別加工法加工;最后根據排樣圖以及各零件的尺寸,確定模具的基本結構。本模具采用對角導柱模架,滾動導柱、導套機構導向,彈性第 21 頁卸料板卸料,采用彈頂裝置頂料。導料板導料,側刃粗定位,導正銷精定位,完成零件的切邊、拉伸和落料;大批量生產時加上條料自動送料裝置。模具主要有上模座、下模座、墊板、凹模墊板、凸模固定板、凹模固定板、卸料板。7.2 本 課 題 的 特 色 與 創 新1.在模具設計之前,參閱了國內外眾多的設計事例,優化了設計理2.由于該零件的材料是有色金屬,而且尺寸比較小,在模具設計過程中,盡可能的分散工序簡化模具結構。參 考 文 獻1. 郝 濱 海 . 沖 壓 模 具 簡 明 設 計 手 冊 [G]. 北 京 化 學 工 業 出 版 社 ,2005.12. 楊 玉 杰 . 鈑 金 入 門 捷 徑 [M]. 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,2005.43. 高 錦 張 . 塑 性 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 [M]. 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,2006.54. 史 鐵 梁 . 模 具 設 計 指 導 [M]. 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,2003.85. 李 志 剛 . 模 具 大 典 [G]. 江 西 科 學 技 術 出 版 社 ,2003.16. 裘 文 言 張 祖 繼 翟 元 賞 [Z]. 機 械 制 圖 . 北 京 高 等 教 育 出 版 社 ,2003.67. 梁 炳 文 . 實 用 板 金 沖 壓 圖 集 [M].第 2 集 . 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,1999.8第 22 頁8. 楊 玉 英 . 實 用 沖 壓 工 藝 及 模 具 設 計 手 冊 [M]. 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,2004.79. 高 鴻 庭 劉 建 超 . 冷 沖 模 設 計 及 制 造 [Z]. 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,2003.110 王 新 華 . 沖 模 設 計 與 制 造 實 用 計 算 手 冊 [M]. 北 京 機 械 工 業 出 版 社 ,2003.7 11 Sang B. Park. An expert system of progressive die design for electron gun grid parts. Journal of Materials Processing Technology 88 1999 216–22112 P Kwon , M J Chung and B Pentland. A Grammar-based Framework for Integrating Design and Manufacturing. Transactions of the ASME , Journal of Manufacturing Science and Engineering , 124 , 20024 899-907.致謝做 畢 業 設 計 的 這 兩 個 月 時 間 是 我 大 學 生 涯 中 最 有 價 值 的 一 段 時 光 。 這 里 有 治學 嚴 謹 而 不 失 親 切 的 老 師 , 有 互 相 幫 助 的 同 學 , 更 有 向 上 、 融 洽 的 學 習 生 活 氛圍 。 借 此 論 文 之 際 , 我 向 所 有 幫 助 過 我 的 人 表 示 誠 摯 的 謝 意 。首 先 , 感 謝 老 師 的 悉 心 指 導 , 在 我 畢 業 設 計 和 論 文 的 整 個 完 成 過 程 中 都 凝 聚著 老 師 的 智 慧 和 心 血 , 你 給 了 我 熱 心 關 懷 和 諄 諄 教 誨 。 從 畢 業 設 計 的 選 題 開 始到 設 計 完 成 , 中 間 過 程 中 我 遇 到 了 很 多 的 困 難 , 老 師 的 大 力 支 持 和 精 心 的 指 導使 我 能 夠 及 時 地 調 整 好 狀 態 , 投 入 到 正 常 的 設 計 中 去 , 按 時 的 完 成 進 度 要 求 ,并 最 終 完 成 了 課 題 , 順 利 完 成 了 設 計 的 基 本 要 求 。 您 的 教 誨 對 我 來 說 是 一 筆 非常 寶 貴 的 財 富 , 不 但 對 于 我 現 在 的 畢 業 設 計 , 也 對 我 將 來 走 上 工 作 崗 位 都 有 著第 23 頁極 大 的 鼓 勵 和 幫 助 。 這 些 都 使 我 在 各 方 面 取 得 了 可 貴 的 進 步 。 在 此 謹 向 老 師 致以 深 深 的 謝 意 。其 次 , 我 要 感 謝 我 們 這 組 的 同 學 , 是 你 們 的 無 私 的 幫 助 讓 我 能 夠 順 利 完 成 設計 , 從 你 們 那 里 我 學 到 了 很 多 知 識 , 謝 謝 你 們 的 幫 助 。 此 次 的 畢 業 設 計 , 給 了 我 一 個 相 對 獨 立 完 成 課 題 的 機 會 。 在 完 成 整 個 設 計 的過 程 中 , 我 學 到 了 很 多 書 本 上 沒 有 的 知 識 , 并 將 這 些 與 自 身 的 實 際 能 力 很 好 的結 合 了 起 來 , 真正了解了自己所要從事的事業,使 自 己 有 了 很 大 的 提 高 。 最 后 , 再 次 感 謝 老 師 和 同 學 們 在 畢 業 設 計 過 程 中 所 給 予 的 指 導 與 幫 助
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