撥禾輪中軸小皮帶輪的沖孔落料復(fù)合模設(shè)計

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撥禾輪中軸小皮帶輪的沖孔落料復(fù)合模設(shè)計摘要通過零件圖，分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性，從而選擇壓力機(jī)，設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，并通過選用標(biāo)準(zhǔn)模架等標(biāo)準(zhǔn)撥禾輪中軸小皮帶輪在生產(chǎn)中需要用到多種沖壓工藝，需要落料、沖孔，在沖壓生產(chǎn)中比較具有代表性。在生產(chǎn)中，保證生產(chǎn)效率，其沖壓模具結(jié)構(gòu)應(yīng)采用倒裝復(fù)合模。關(guān)鍵詞：倒裝復(fù)合模 落料 沖孔 前言在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。80 年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列有點(diǎn)，在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，起著越來越重要的作用。模具制造水平的高低，也成為了衡量一個國家機(jī)械制造水平的作用標(biāo)志之一。 在模具工業(yè)中，沖壓模具占有重要的比重。從模具角度看，模具是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的裝備，發(fā)達(dá)國家的模具總產(chǎn)值，早已超過了工作母機(jī)（機(jī)床）的總產(chǎn)值，其中為沖壓工藝服務(wù)的沖模約占模具總量的 40％。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，沖壓方法的增值率達(dá)到原材料的 3～12 倍，具有明顯的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。以沖壓方法為主制造的零件，比較有代表性且與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的有汽車覆蓋件、搪瓷和不銹鋼器皿、各種家用電器的外殼等，它們帶來了產(chǎn)品層出不窮的外觀變化。沖壓方法也能制造不少產(chǎn)品內(nèi)部的某些零件，甚至是關(guān)鍵零件，如鏈輪、汽車大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件復(fù)雜程度、等方面，沖壓方法都有非常大的適用范圍。沖模在很大范圍內(nèi)涵蓋了其它模具（冷鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模等）的共同內(nèi)容，所以掌握沖模技術(shù)，對了解其他類模具很有幫助。目錄1 零件沖壓件工藝分析 ..............................................................................................................61.1 零件的工藝分析 .................................................................................................................61.2 材料的分析 .........................................................................................................................62 零件沖壓工藝方案的確定 .....................................................................................................72.1 沖壓方案 ..........................................................................................................................72.2 工藝方案的確定 .................................................................................................................73 排樣及工藝的計算 ...................................................................................................................73.1 排樣 .....................................................................................................................................74 沖壓力及壓力中心的計算 .....................................................................................................84.1 沖裁力 .................................................................................................................................84.2 推件力 ................................................................................................................................94.3 卸料力 ................................................................................................................................94.4 壓力機(jī)的總壓力 .................................................................................................................94.5 壓力中心的計算 ..............................................................................................................105 凸模、凹模刃口尺寸的計算 ..............................................................................................106 工作零件的結(jié)構(gòu)尺寸 ............................................................................................................116.1 凹模外形尺寸 ...................................................................................................................116.2 凸凹模固定板的厚度 .......................................................................................................126.3 凸模尺寸 ..........................................................................................................................126.4 卸料彈簧的選用 ...............................................................................................................126.5 凸凹模的計算 ...................................................................................................................127 模架及其他零部件的選用 ...................................................................................................137.1 定位零件的設(shè)計 ...............................................................................................................137.2 推件裝置 ...........................................................................................................................147.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 ...............................................................................................................157.4 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選用 ...............................................................................................................157.5 模柄的選擇 .......................................................................................................................167.6 螺釘?shù)倪x擇 .......................................................................................................................168 模具總裝配圖 ..........................................................................................................................17總結(jié)致謝參考文獻(xiàn)第 0 頁 共 18 頁1 零件沖壓件工藝分析1.1 零件的工藝分析上圖產(chǎn)品為撥禾輪中軸小皮帶輪，其外表面粗糙度要求光滑，要求壁厚1.5mm，不表面不得有皺折、裂紋、銹蝕等缺陷，未注圓角半徑按 R1，未注偏差為±0.25。工件結(jié)構(gòu)相對于簡單，有 6 個 、8 個 、1 個09.5??2.4的孔，最大直徑尺寸為 ?？着c孔，孔與邊緣之間的距離也滿足16.04??.15要求。該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。 產(chǎn)品在斷面質(zhì)量沒有嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，沖裁件的斷面質(zhì)量可以保證。對于沖裁件材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。1.2 材料的分析材料為 Q235 鋼，具有良好的沖壓性能，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能較好，適合沖裁。另外產(chǎn)品對于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。第 1 頁 共 18 頁2 零件沖壓工藝方案的確定2.1 沖壓方案 完成此工件需要落料、沖孔兩道工序。其加工方案分為以下 4 種： （1）方案一：落料、沖孔，單工序模生產(chǎn)； （2）方案二：落料沖孔；正裝復(fù)合模生產(chǎn)；（3）方案三：落料沖孔；倒裝復(fù)合模生產(chǎn)；（4）方案四：沖孔、落料；級進(jìn)模生產(chǎn)。2.2 工藝方案的確定單工序模的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是需要兩道工序兩套模具才能加工完成，同時，生產(chǎn)效率比較低，零件質(zhì)量差。難以滿足該零件的生產(chǎn)要求。正裝復(fù)合模只需要一副模具，適用于沖裁材質(zhì)較軟或板料較薄的、平直度要求較高的沖裁件，工件和沖孔廢料都將落在凹模表面，必須清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全。倒裝復(fù)合模也只需要一副模具，宜沖裁孔邊距離較大的沖裁件，但它結(jié)構(gòu)簡單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料。級進(jìn)模也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但是零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形狀公差，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上面所訴的四種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案 3 為佳。3 排樣及工藝的計算3.1 排樣零件外形為圓形，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為大批生第 2 頁 共 18 頁產(chǎn)，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結(jié)構(gòu)就會相應(yīng)增大，從而增加模具生產(chǎn)成本，所以本設(shè)計決定采用單排結(jié)構(gòu)。如圖所示查《模具設(shè)計與制造》表 1-8 確定搭邊值：兩工件間的搭邊: =1.0mm；工1a件側(cè)邊的搭邊ａ=1.2mm。步距為：A=D+ =156.6+1.0=157.6mm；條料寬度：1a；材料的利用率：m62.6.157)a2( 0.0.0 ??? ??????）（△△DB。9%.894%1?AS?4 沖壓力及壓力中心的計算4.1 沖裁力沖裁力的計算公式為 （1-8）?tKLF?式中 F—沖裁力，KN；L—沖裁件的周長， mm；4923.78.12r???t—板料厚度，1.5mm；τ—材料的抗剪強(qiáng)度，查表得 188 ；aMPK—系數(shù)，它是考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學(xué)性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)，系數(shù)常取 。3.1?K所以 NLF805.4923.1t???第 3 頁 共 18 頁4.2 推件力推件力的計算公式為 （1-12）沖推推 FKn?式中 n—堵塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)， （件）；165.24th?—推件力系數(shù)，查表 1-13 可知 。推K0推所以 。KNF4.8105.6??推推4.3 卸料力卸料力的計算公式為 （1-11）式中卸推 ?F—沖裁力，KN；—卸料力系數(shù)，查表 1-13 可知 。卸K06.?卸K所以 。N8.106.??推卸4.4 壓力機(jī)的總壓力采用彈性卸料裝置和下出件模具時： （1-14）則總沖壓力推卸總 F??F 總為： ；所以計算的沖壓工藝KNF2.3498.1058????卸推總總力為 349.2KN，而在沖裁時的壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計算時的沖壓力大 30%左右，所以 349.2×130%=454KN，因此由表 1-15 可知初選壓力機(jī)為 J23-63，其主要技術(shù)參數(shù)如下所示。公稱壓力：630KN；滑塊行程：130mm；壓力機(jī)工作臺面尺寸：480×710mm；滑塊模柄孔尺寸：Φ50×70mm；壓力機(jī)最大閉合高度：360mm；連杠調(diào)節(jié)量：80mm。第 4 頁 共 18 頁4.5 壓力中心的計算因?yàn)樵摴ぜY(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，毛坯板料為圓形，所以其重心在中間圓圓心點(diǎn)位置，即壓力中心點(diǎn)，如圖所示：5 凸模、凹模刃口尺寸的計算外形 Φ156.6mm 由落料獲得， Φ6.5 mm、8 Φ4.2mm、Φ40 由沖?609.??16.0?孔同時獲得。由表 1-19 可得：=0.132mm； =0.240mm； 0.240-0.132=0.108mm；由表 1-21minZmaxZ??minaxZ可得： Φ6.5 mm，取 χ=0.75；?609.?8 Φ4.2mm，取 χ=0.75；Φ40 mm，取 χ=0.75；Φ156.6mm，取 χ=0.75。16.0?凸模和凹模的制造偏差可由表 1-22 得，也可按凸模和凹模的制造精度等級確定。設(shè)凸、凹模分別按 IT8 和 IT9 級加工制造，則有一下結(jié)論。沖孔：沖 6-Φ6.5 孔：；）（）（△ ）（ 凸凸 m34.709.75.6d 02.2.0min ??? ????????；）（）（）（ 凹凸凹 13.4.0.0i ?Z沖 8-Φ4.2 孔：；）（）（△ ）（ 凸凸 45..752.d 02.02.min ??? ????????；）（）（）（ 凹凸凹 m31..0.00i ?Z沖 Φ40 孔：；）（）（△ ）（ 凸凸 12.6.75d 0.02.min ??? ????????；）（）（）（ 凹凸凹 513.2403.0.0i ??Z第 5 頁 共 18 頁校核：（滿足間隙公差條件）108.4.02..minax ???????Z凸凹 ?由上所述滿足要求，因此 ， 。m3.7d.?凸 m7.d20.?凹（滿足間隙公差條件）.minax凸凹由上所述滿足要求，因此 ， 。45.02.??凸 3.502.??凹（滿足間隙公差條件）183.minax ?????Z凸凹 ?由上所述滿足要求，因此 ； 。m1.0d20.?凸 m2.40d3.?凹孔距尺寸： ）（△ 65.5.21.0658d ?????L ）（△ 021落料：落外形尺寸 156.6mm 時：；）（）（△ ）（ 凹凹 m5.65.76.504.04.0max ??? ????????D）（）（凸凹凸 91321)( 03.0.in ???Z校核：<0.108（滿足間隙公差條件）..04.minax ?????凸凹?由上所述滿足要求，因此 ， 。m251604.?凹Dm09.1563.??凸D6 工作零件的結(jié)構(gòu)尺寸6.1 凹模外形尺寸凹模厚度 （≥15mm）（1-34）；凹模壁厚bKH?（≥30～40mm ）（1-35）。）（ 2~5.1c?式中 b—沖裁件的最大外形尺寸；K—凹模厚度系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表 1-26 得 K=0.18。因此凹模厚度為 ；凹模壁厚為m271508.??H。取凹模厚度 H=27mm，凹模壁厚 c=48mm。凹模4~27~5.1c??）（第 6 頁 共 18 頁寬度 ；由矩形和圓形凹模的外形尺寸（GB2858-m2468150c2b????B81）可知凹模長度 L 取 250mm（送料方向）。故求得凹模輪廓尺寸為 250mm×246mm×27mm。由于直壁式凹模洞口適用于沖件形狀簡單、材料較薄的復(fù)合模，因此在選用凹模洞口時選用直壁式凹模洞口。6.2 凸凹模固定板的厚度凹模固定板厚度 h 一般取凹模的 0.6～0.8 倍確定，因此 h=（0.6～0.8）H=（0.6～0.8）×27 取 h=16mm。卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 =12mm。2h導(dǎo)料板厚度查表 3-21 得 。m4h3?6.3 凸模尺寸凸模長度 （1-32）YH321??L式中 —凸模固定板厚度； 1—卸料板的厚度；2—導(dǎo)料板的厚度；3HY—附加的長度，包括凸模刃口的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）、凸模固定板與卸料板的安全距離 A 等，其中 A 取 15～20mm；。176??因此凸模長度 。m49172??L6.4 卸料彈簧的選用卸料力前面已經(jīng)計算好 F 卸=10.8KN，選用 6 個彈簧，每個彈簧受力是2.7KN。這里沒有考慮到彈簧的壓縮量。為避免這種情況，可以挖深彈簧沉孔，或在凹凸模上面墊以墊片。最后彈簧的規(guī)格為：彈簧 8mmx35mmx85mm6.5 凸凹模的計算因?yàn)橹萍庑魏唵?，考慮到加工和強(qiáng)度，把凸凹模設(shè)計成臺階式。其長度第 7 頁 共 18 頁為 （6-4）YHL??卸式中 Y—凸凹模的修模量；H—卸料彈簧的自由高度；—卸料板的厚度。卸因此 。查表 1-27 可知凸凹模的最小壁厚為 3.8mm。m4635.??L7 模架及其他零部件的選用7.1 定位零件的設(shè)計為了保證模具的正常工作和沖出合格的沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。而模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向的送進(jìn)，稱為送進(jìn)的導(dǎo)向，二是在送進(jìn)方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離(步距)稱為送料定距。屬于送料導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等，屬于送料定距的定位零件有固定擋料銷、始用擋料銷、活動擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等。屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。第 8 頁 共 18 頁由于零件沖壓所用的材料屬于條料，厚度不大，零件精度且采用的是復(fù)合模進(jìn)行沖裁。終上所述定位零件選用導(dǎo)料銷，定位零件采用活動擋料銷。如下圖所示：7.2 推件裝置因?yàn)閯傂酝萍b置是常常用于倒裝復(fù)合模的，所以這里使用推件裝置。在模柄的中心位置有沖孔凸模，因此選用有推桿推件。如下圖所示：第 9 頁 共 18 頁7.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用以凹模的輪廓尺寸為依據(jù)，選取后側(cè)導(dǎo)柱模架，確定模架的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。其中，上模座外形尺寸 280×250×45；下模座形尺寸 280×250×55；導(dǎo)柱 40×190；導(dǎo)套 40×100×50；上模墊板厚度 取 10mm，其他的零件也從標(biāo)準(zhǔn)件中選取。 墊H該模具的閉合度為 （1-39）2h???下 模墊上 模閉 HL式中 L—凸模長度，L=49mm；H—凹模厚度，H=27mm；—凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度， =2mm。2h2h因此 。m18452749105????閉該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī) J23-63 的最大裝模高度（360mm），故可以使用。7.4 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選用對于生產(chǎn)批量大，要求模具壽命高，工件精度較高的沖模，一般采用導(dǎo)套和導(dǎo)柱來保證上、下模精確導(dǎo)向。這次的設(shè)計精度要求不是很高，所以選用滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合。第 10 頁 共 18 頁導(dǎo)柱和導(dǎo)套有國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。為了提高效率，所以按國家標(biāo)準(zhǔn)查表選用 B 型導(dǎo)柱（GB/T669-1999）和 A 型導(dǎo)套；導(dǎo)柱直徑 d 根據(jù)下模座導(dǎo)柱安裝孔直徑確定，導(dǎo)柱長度 L 應(yīng)保證在模具最小閉合高度時，導(dǎo)柱上端面與上模座上平面的距離應(yīng)為 10～15mm，下模座下平面與導(dǎo)柱下端面的距離應(yīng)為 2～3mm。7.5 模柄的選擇根據(jù)壓力機(jī)模柄孔尺寸 Φ60mm×70mm，選擇壓入式模柄，其模柄規(guī)格為A60×95（GB285-1990.Q235）。7.6 螺釘?shù)倪x擇選用螺釘為 M15，其長度尺寸根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來決定。第 11 頁 共 18 頁8 模具總裝配圖1—上模座 2—導(dǎo)柱 3—彈簧 4—卸料板 5—活動擋料銷 6—導(dǎo)套 7—上模座 8—凸模固定板 9—推件塊 10—連接推桿 11—推桿 12—打桿 13—模柄 14—沖孔凸模 15—墊板 16—落料凹模 17—凸凹模 18—導(dǎo)料銷第 12 頁 共 18 頁19—彈簧 20—卸料螺釘總結(jié)通過這次模具設(shè)計，本人在多方面都有所提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。 在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計模具的能力以及綜合運(yùn)用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。 由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分的樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。第 13 頁 共 18 頁致謝通過最后一學(xué)期系統(tǒng)又緊張的畢業(yè)設(shè)計，整個過程都是酸甜苦辣的，從收集資料到制定方案，再到之間的設(shè)計過程，最后成果的出來，不知有多興奮。回味過去的艱辛，再看到一張張的成果，覺得自己付出的完全是值得的。 本 人 的 動 手 能 力 和 資 料 搜 集 能 力 在 設(shè) 計 中 也 得 到 提 升 。 畢 業(yè) 設(shè) 計 中 很多 數(shù) 值 、 公 式 、 計 算 方 法 都 需 要 我 們 去 耐 心 地 查 閱 書 籍 ， 瀏 覽 資 料 ， 設(shè) 計中 需 要 用 到 輔 助 設(shè) 計 軟 件 的 地 方 ， 也 需 要 我 們 耐 心 的 學(xué) 習(xí) 。 掌 握 其 使 用 的要 領(lǐng) ， 運(yùn) 用 到 設(shè) 計 當(dāng) 中 去 。 最 后 匯 總 的 時 候 ， 需 要 將 前 期 各 個 階 段 的 工 作認(rèn) 真 整 理 。畢 業(yè) 設(shè) 計 結(jié) 束 了 ， 通 過 設(shè) 計 ， 本 人 深 刻 領(lǐng) 會 到 基 礎(chǔ) 的 重 要 性 ， 畢 業(yè) 設(shè)計 不 僅 僅 能 幫 助 學(xué) 生 檢 驗(yàn) 大 學(xué) 三 年 的 學(xué) 習(xí) 成 果 ， 更 多 的 是 畢 業(yè) 設(shè) 計 可 以 幫助 我 們 更 加 清 楚 的 認(rèn) 識 自 我 ， 磨 練 學(xué) 生 的 意 志 與 耐 性 ， 這 會 為 學(xué) 生 日 后 的工 作 和 生 活 帶 來 很 大 的 幫 助 。第 14 頁 共 18 頁參考文獻(xiàn)[1]模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊，主編 許發(fā)樾，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1980；[2]模具設(shè)計與制造，主編 李奇，人民郵電出版社，2012；[3]模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊，主編 魏春雷，天津大學(xué)出版社，2010 ；[4]沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)指南，主編 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