導電片的落料沖孔正裝復合模具設計-沖壓沖裁模含5張CAD圖

導電片的落料沖孔正裝復合模具設計-沖壓沖裁模含5張CAD圖,導電,沖孔,復合,模具設計,沖壓,沖裁模含,CAD 摘要 沖壓模具技術(shù)作為模具制造業(yè)中最重要的組成部分，機械、電子、輕工業(yè)等大量使 用了沖壓零件，所以沖壓模具技術(shù)水平的高低，發(fā)展前景的好壞直接影響到整個制造業(yè) 的發(fā)展。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨 大的動力。 復合沖壓模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，本制件為 小尺寸平板沖裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生產(chǎn)，故采用順裝式復合沖裁 模。凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，不但加工方便而且節(jié)省材料。為了使加工平穩(wěn)，模具采用中間 導柱。 本復合模，采用了沖孔和落料兩個工序進行沖壓。該套沖壓模具設計周密，設計內(nèi) 容全面。包括對沖壓件工藝性分析，模具工藝方案的確定，模具零件的設計、受力計算 及其校核，模具標準的選定，裝配圖的繪制，壓力機的型號選定，零件加工工藝的確定 等，并綜合考慮分析橫排、對排、斜排等各種排樣方式的優(yōu)缺點和適應性，最后以最高 效率、最低成本、最高質(zhì)量、最簡結(jié)構(gòu)來確定排樣和模具的結(jié)構(gòu)，這樣的模具操作更加 安全、快捷、方便，并且更容易達到?jīng)_壓件的公差等級要求等。實現(xiàn)了沖壓模具用材節(jié) 省、結(jié)構(gòu)合理、精度高、操作方便等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：順裝復合模；排樣； 落料；沖孔 ；鑲拼結(jié)構(gòu) 目 錄 摘要 1 1 工藝分析 3 2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 5 2.1 模具類型的選擇 5 2.2 送料方式的選擇 5 2.3 定位方式的選擇 5 2.4 卸料、出件方式的選擇 5 2.5 導向方式的選擇 5 3 工藝尺寸計算 7 3.1 排樣設計 7 3.2 沖裁力計算 8 3.3壓力機公稱壓力的確定 8 3.4沖裁壓力中心的確定 8 3.5 刃口尺寸的計算 9 4 主要零部件的設計 12 4.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設計 12 4.2 定位零件的設計 12 4.3 模架及其它零部件設計 13 5 模具裝配圖 14 6 沖壓設備的選取 15 7 工藝卡 16 結(jié)論 17 致謝 18 參考文獻 19 18 1 工藝分析 1.1 設計任務 如下圖的導電片，材料為T2，料厚t=0.3mm，大批量生產(chǎn)。要求設計該零件的沖壓模具設計。 1.2 沖裁件工藝分析 該導電片既有沖孔又有落料，共需兩個工序。材料為T2，t=0.3mm的紫銅，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。尺寸精度為IT10，大批生產(chǎn)。該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，較薄，利用普通沖裁的方式就可以滿足零件要求。 1.3 工藝方案的確定 1.方案種類 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可采用以下三種工藝方案。 方案一：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案二：采用落料-沖孔同時進行的復合模生產(chǎn)。 方案三：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)。 2.方案的比較 方案一：采用級進模加工。級進模的特點是生產(chǎn)效率高、易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化和高 速沖壓、操作安全且便捷、工件精度較高。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用單 工序?；驈秃夏_裁困難時，可用級進模。但級進模對工件尺寸、形狀的適應性比復合 模差，若采用定距側(cè)刃定位精度會因為板料厚度太薄、易變形而下降，若采用導正銷定 位也會由于料太軟出現(xiàn)導正時導正孔變形而影響精度。 級進模沖裁受壓力機臺面尺寸和 工序數(shù)目的限制， 沖裁件的外形尺寸較大時不宜選用。 級進模輪廓尺寸較大， 制造復雜， 成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖裁件。 方案二：采用復合模加工。復合模的特點是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相 對位置精度高，沖模的輪廓尺寸小。復合模對工件尺寸、形狀的適應性高于級進模，且 不存在定位誤差的問題，制件的精度較高。但復合模結(jié)構(gòu)較復雜、成本較高，適用于生 產(chǎn)批量大的沖裁件。 方案三：采用單工序模加工。單工序模生產(chǎn)效率低，制件精度低，操作很不安全， 且不適合大批量生產(chǎn) 3.方案的確定 導電片為小尺寸平板沖裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生產(chǎn)，通過分析比較，采用利用擋料銷和導料銷進行定位，彈性卸料裝置的正裝式復合沖裁模沖制最為合適。 2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 2.1 模具類型的選擇 由以上沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，模具類型為正裝式復合模。 2.2 送料方式的選擇 由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動送料方式。 2.3 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 2.4 卸料、出件方式的選擇 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。 因為工件料厚為0.3mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。 2.5 導向方式的選擇 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。 方案二：采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。但是不能使用浮動模柄。 方案三：采用四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四：采用中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。只能一個方向送料。 （a） （b） （c） （d） 圖2-1 導柱模架 （a）下模座 （b）導柱 （c）導套 （d）上模座 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用中間導柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。由于左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案一最佳。 3 工藝尺寸計算 3.1 排樣設計 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。 排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排 ，根據(jù)設計模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案： 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導向誤差的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，分析零件形狀，應采用單直排的排樣方式，排樣圖如圖所示。 （2）確定搭邊值。查表，取兩工件間取搭邊:a1 =1.8mm， 側(cè)邊取搭邊: a=2.0mm。 （3）確定條料步距。步距為13.8。 (4)： 條料寬度： B-0Δ=(Dmax+2a) -0Δ=(21+2×2.0)- 00.08=25- 00.08 導料板間距A= Dmax+2a+C=21+2×2+5=30 （5）條料的利用率。 η=nA1／LB×100%=（3978×84／600×1200）×100%=46.41% （6）畫出排樣圖。 3.2 沖裁力計算 （1） 沖裁力F。 查表，取材料T2的抗拉強度σb=196MPa, 由F≈Ltσb 所以 F=76.486×0.3×196=4497N （2）卸料力FX 由FX =KXF，查沖壓手冊KX=0.04；則FX =KXF=0.04×4497=180N （3）頂件力。 由Fd =KDF,查沖壓手冊KD=0.06。則Fd =KDF=0.06×4497=270N 3.3壓力機公稱壓力的確定 沖裁工藝總和FZ=F+FX+FT=4497+180+270=4947N 根據(jù)計算結(jié)果，初選沖壓設備 Jc23-40。 3.4沖裁壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。 解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置X0，Y0（即x=0，y=0），即為所求模具的壓力中心。 單個零件的壓力中心計算如下： X0＝(L1X1+L2X2+……LnXn)／(L1+L2+……Ln) Y0＝(L1Y1+L2Y2+……LnYn)／(L1+L2+……Ln) 式中：X0-壓力中心的橫坐標； Y0-壓力中心的縱坐標； L-各線段的長度； X-各線段重心的橫坐標； Y-各線段重心的縱坐標。 分析本制件圖可知，該圖關(guān)于X軸對稱，外輪廓為中心對稱。所以壓力中心的Y軸為0只需要求X值。將整個工件分成三部分，兩個沖孔部分，一個落料部分，每部分的壓力中心的求解可以借助cad測量工具。 綜上所述，沖裁力的壓力中心坐標為（8.79，0）。 3.5 刃口尺寸的計算 在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則： （1）根據(jù)落料和沖孔的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔以凹模為基準件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 （2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。 （3）凸模和凹模之間應保證有合理的間隙。 （4）凸模和凹模的制造公差應與沖裁件的尺寸精度相適應。 制造模具時常用以下兩種方法來保證合理間隙： ①分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內(nèi)，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設備加工凸模和凹模的模具。 ②單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準件，然后非基準件按基準件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常落料件選擇凹模為基準模，沖孔件選擇凸模為基準模。這種方法多用于沖裁件的形狀復雜、間隙較小的模具。 由于工件較薄，所以落料和沖孔都采用配合加工的方法。沖孔以凸模為基準件，只計算凸模的刃口尺寸，沖孔凹模刃口尺寸配作。落料以凹模為基準件，落料凸模刃口尺寸配作。 （1）加工方法的確定。根據(jù)模具及工件形狀特點，此模具宜采用分別制造法。 （2）工作零部件刃口尺寸計算 單位：mm 尺寸 分類 尺寸 轉(zhuǎn)換 計算公式 結(jié)果 沖孔凸模 0.9 6.9 3 1.5 落料凹模 2.1 7 21 6 中心距 2 4 主要零部件的設計 4.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設計 （1）凹模厚度 ：H = Kb （≥15mm） 其中：b——凹模刃口的最大長度尺寸為 21mm； K ——系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查沖壓手冊表2.9.5。 H = 0.3 × 21 = 6.3mm≤15mm 凹模邊壁厚：c=（1.5～2）H =22.5～30mm 取凹模厚度 H=15mm，壁厚C取30mm。 凹模板邊長： L=21+2×30 mm=81mm 凹模板邊寬：B= b1+2c=6+2×30=66 mm （送料方向） 其中：b——凹模刃口的最大寬度尺寸為 6mm； 根據(jù)工作圖樣，在分析手里情況及保證壁厚強度的前提下，取凹模長 度 為100mm，寬度為80mm ，所以凹模輪廓尺寸為100mm×80mm ×15mm （１）沖孔凸模。長度為：L=凹模+固定板+t=33mm 　　（２）凸凹模。L=h1+h2+t+h=51.4 　其中： h1--彈性卸料板厚度； 　h2--凸凹模固定板厚度； 　t—為材料厚度； 　 h--卸料板與固定板之間的安全高度； 4.2 定位零件的設計 結(jié)合本套模具的具體結(jié)構(gòu)，考慮到工件的形狀，設置一個Ф2mm的固定導料銷。 （1） 卸料板設計。卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為15mm，材料為45鋼，淬火硬度為40~45HRC。 （2） 卸料螺釘?shù)倪x用。卸料板采用4個M10的螺釘固定，長度為 L=h1+h2+a=55 式中：h1—橡膠的安裝高度； h2—卸料板工作行程； a—凸凹模固定板厚度。 4.3 模架及其它零部件設計 該模具采用中間導柱模架，這種模具架的導柱在模具中間位置，沖壓時可以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(jù)，差標準木架數(shù)據(jù)，選擇模架規(guī)格如下： 導柱：d(mm)×L(mm)為Ф20×130，Ф22×130。 導套：d(mm)×L(mm)×D(mm)為Ф20×70×28，Ф22×70×28. 上模座厚度H上取mm，下模座厚度H下mm，上墊板厚度H墊取mm， 則該模具的閉合高度H閉為 H閉=H上+H下+H墊+L+H+h=151.4 其中：L—凸模高度，mm； H—凸凹模高度，mm； h—凸模沖裁后進入凸凹模的深度，mm； 5 模具裝配圖 運用Auto CAD軟件，按照上述幾章設計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖。總裝配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號的圖紙繪制。圖樣幅面應符合國家(GB4457.1-84)。 先繪制裝配草圖，經(jīng)指導老師認可，才進行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴格按照國標制圖標準繪制。 裝配圖應用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應對應繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸以及裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫出排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術(shù)要求。裝配結(jié)構(gòu)圖如圖： 6 沖壓設備的選取 通過校核，選擇開始壓力機 Jc23-40能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。 公稱壓力： 40KN ；滑塊行程： 40mm ； 滑塊行程次數(shù)： 200 次∕min; 最大閉合高度： 160mm ; 封閉高度調(diào)節(jié)量： 35mm ; 工作臺尺寸（前后、左右）： 280mm ×180mm； 工作臺板（厚度）：35mm ； 模柄孔尺寸（直徑、深度）：Ф30 mm×50mm ； 滑塊底面尺寸（前后、左右）：460mm× 650mm ； 7 工藝卡 工序號 工序內(nèi)容 工序圖 設備規(guī)格 模具形式 1 落料沖孔 JC23-40 正裝復合模 結(jié)論 通過對導電片的設計，對常用沖壓在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了沖壓成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設計計算方法，對獨立設計模具具有了一次新的鍛煉。在模具制造的加工工藝，來編寫加工工藝卡片。 在設計過程充分利用了各種可以利用的方式，同時在反復的思考中不斷深化對各種理論知識的理解，在設計的后一階段充分利用CAD軟件、等等，新的工具的利用，大在提高了工作效率。 模具CAD技術(shù)是模具傳統(tǒng)設計方式的革命，大大提高了設計效率，尤其是系列化或類似沖壓模具設計效率更為提高。 總之，通過畢業(yè)設計的又一次鍛煉完全清楚：充分利用CAD技術(shù)進行設計，在模具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時在實際中不斷的積累經(jīng)驗，以設計出價廉物美的模具。 致謝 在近半個月的努力之后，我的課程設計終于完成了。在這幾個月的設計過程中，我遇到了許多的問題，得到了老師和同學的大力幫助，尤其是羅海泉老師，他的耐心教導及指點給予了我極大的幫助。在此，對羅老師的教誨表示衷心的感謝。 在這次模具設計課題中，有一定的繪圖工作量。因此，我有不少的圖紙需要老師來指導和檢查。每次答疑時，老師更是仔細、耐心。認真的檢查我的圖紙的每個細節(jié)，指出其中的錯誤和不足之處，給我提出很好的改進方案。由于我們不能每時每刻找老師答疑，經(jīng)常與同學進行討論，他們的指點也給我很大的幫助。 最后，由衷的感謝老師的悉心指導和熱忱鼓勵，還要感謝幫助過我的同學們。 參考文獻 [1] 任海東、蘇君. 《冷沖壓工藝與模具設計》.鄭州：河南科學技術(shù)出版社2007 [2] 王麗霞、愈佳芝.《計算機繪圖》.鄭州：河南科學技術(shù)出版社2006 [3] 劉家平.《機械制圖》.鄭州：河南科學技術(shù)出版社2006 [4] Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. 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