墊片落料沖孔復合模設計

XXX 職業(yè)技術學院學院- 1 -畢 業(yè) 論 文論文題目：墊片落料沖孔復合模題 目 ：墊片落料沖孔復合模班 級 ：09 級大專 27、31 班專 業(yè) ：模具設計與制造學生姓名 ： 指導教師 ： 日 期 ：2011 年 10 月 12 日XXX 職業(yè)技術學院學院- 2 -2011 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計任務書二零一一年五月XXX 職業(yè)技術學院學院- 3 -設計題目：墊片落料沖孔復合模進度安排： 搜集模具相關資料及前期準備工作模具基本類型與工作部分零件尺寸計算模具整體設計和繪制裝配圖模具主要零件圖的繪制畢業(yè)論文的校核、修改打印裝訂XXX 職業(yè)技術學院學院- 1 -目 錄前言 .(3)摘要 .(4)課題 .(5)1 沖裁工藝設計 .(6)1.1 沖裁件的工藝性分析 .(7)1.2 沖壓方案的確定 .(7)2 沖裁排樣設計 .(7)2.1 排樣方案的確定 .(8)2.2 搭邊的選取 .(8)2.3 送料步距、條料寬度及板料間距計算 .(9)2.4 排樣圖 (10)2.5 沖裁力和壓力中心的計算 (11)3刃口尺寸計算 (13)3.1 沖孔刃口尺寸計算 (14)3.2 落料刃口尺寸計算 (15)4 沖裁模主要零部件的結構與設計 (16)4.1 模具類型的選擇 (18)4.2 定位方式的選擇 (18) 4.2.1 導料銷的選擇 (18)4.2.2 擋料銷的選擇 .（19)4.3 卸料裝置與推件裝置的選擇 (19)4.3.1 卸料裝置的選擇 (19)4.4 工作零件的設計 (20)4.4.1 凹模的設計 (20)4.4.2 凸凹模的設計 (21)4.4.3 凸模的設計 (22)4.4.4 模架及組成零件的設計 (24)5 壓力機的選取與校核 (25)XXX 職業(yè)技術學院學院- 2 -5.1 壓力機的選擇 (25)5.2 裝模高度的校核 (26)6 模具總裝圖 (27)7 模具材料的選用 (28)8 模具的裝配與檢測 (29)8.1 模具的裝配 (29)8.2 模具的檢測 (29)總結 (31)參考文獻 (33)畢業(yè)論文成績評定 (34)XXX 職業(yè)技術學院學院- 3 -前 言在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鑄造，鍛造，沖壓，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛應用。由于采用模具能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約材料、降低成本，并且可以保證一定的加工質量要求，所以，汽車，飛機、拖拉機電器、儀表、玩具和日常用品等產(chǎn)品的零部件很多都采用模具加工。隨著工業(yè)科學技術的 ，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，產(chǎn)品的改性換代加快，對產(chǎn)品質量、外觀不斷提出新的要求，對模具質量的要求也越來越高。 ，如果模具設計及制造水平落后，產(chǎn)品質量低劣，制造周期長，必將影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品失去競爭能力，阻礙生產(chǎn)和經(jīng)濟的發(fā)展。因此，模具設計及制造技術在國民經(jīng)濟中的地位是顯而易見的。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需的零件的一種壓力加工方法。冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛，其加工效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)自動化；沖壓時模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，一般不破壞沖壓件的表面質量，而且壽命比較長，所以沖壓件質量穩(wěn)定，互換性好具有“一模一樣”的特征；可以加工出尺寸范圍比較大、形狀復雜的零件，如小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料冷變形硬化效應，沖壓件強度和剛度均較高；沖壓沒有切屑廢料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的熱設備，也是一種省料的加工方法；沖壓件陳本較低；但是沖壓一般使用的模具具有專用型，有時一個復雜的零件需要數(shù)套模具才能加工成型，且模具精度較高，技術要求高，是技術密集型產(chǎn)業(yè)，所以只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大杜鋒情況下才能充分的體現(xiàn)從而獲得較好的經(jīng)濟效益。XXX 職業(yè)技術學院學院- 4 -摘 要當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對物質的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來。因此，模具的發(fā)展與人們的生活關系越來越緊密。我們利用模具加工各種的工件，以便來滿足人們的需要，模具的發(fā)展給我們帶來了新的生活，新的時代。因此這次我們的畢業(yè)設計要求設計一副模具以便檢驗自己所學模具有關方面的知識是否牢固。由于產(chǎn)品的材料和工藝特性不同，生產(chǎn)用的設備也各異，模具種類繁多，但用的最為廣泛的大約有以下幾種：冷沖壓模、塑料成型模、鍛造模、精密鑄造模、粉末冶金模、橡膠成型模、玻璃成型模等。其中以冷沖壓模、塑料模的技術要求和復雜程度較高。隨著工業(yè)產(chǎn)品質量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD） 、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉變。在本次畢業(yè)設計中利用計算機輔助設計（CAD）繪制模具主要工作零件圖和模具的總裝配圖，運用了數(shù)控切削加工、數(shù)控線切割電加工等先進加工技術。是一次對所學知識的全面總結和運用，是鞏固和加深各種理論知識靈活運用的實踐過程。在這次設計中根據(jù)所給題目的要求，首先對沖壓件進行了分析，分析該零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可滿足零件精度的要求，再從零件的形狀、尺寸標注及生產(chǎn)批量等情況看，選擇加工方案。根據(jù)對零件的綜合分析，在這次設計中我設計的模具是倒裝落料沖孔復合模，主要介紹的是沖裁工藝、沖裁模的結構與設計、沖裁模落料沖孔的工作原理等。希望能夠靈活運用所學的專業(yè)知識和技能，圓滿完成此次的畢業(yè)設計。XXX 職業(yè)技術學院學院- 5 -課 題：墊片落料沖孔復合模零件簡圖 ：如圖所示工件名稱 ：墊片擋片生產(chǎn)批量 ：大批量材 料 ：10 號鋼厚 度 ：3 m1 沖裁工藝設計1.1 沖裁件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。沖裁件的工藝性是否合理，對沖裁件的質量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質量穩(wěn)定等要求。10 號鋼具 有 較 高 的 強 度 和 較 好 的 沖 壓 加 工 性 能 ;該零件形狀簡單,但對孔邊距接近凸凹模所允許的最小壁厚，如零件圖所示，故可以考慮采用積存廢料的復合沖壓工序。XXX 職業(yè)技術學院學院- 6 -1.2 沖壓工藝方案的確定該工件包括沖孔、落料兩個基本工序，可以有以下三種方案：方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；方案二：落料沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；方案三：沖孔落料連續(xù)沖裁，采用級進模生產(chǎn)。三種方案比較見表 1.1表 1.1 三種方案的比較模具種類比較項目單工序模 復合模 級進模沖件精度 較低 高 一般生產(chǎn)效率 較低 較高 高生產(chǎn)批量 適合大、中、小批量 適合大批量 適合大批量模具復雜程度 較易 較復雜 復雜模具成本 較低 較高 高模具制作精度 較低 較高 高模具制造周期 較快 較長 長模具外形尺寸 較小 中等 較大沖壓設備能力 較小 中等 較大工作條件 一般 較好 好方案一模具結構簡單，但需要兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需一套模具，沖壓件的形位精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但零件的沖壓精度較差。欲XXX 職業(yè)技術學院學院- 7 -保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造安裝較復合模復雜，且成本高。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。2 沖裁排樣設計2.1 排樣方案的確定排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設計技術要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術指標之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟效益更為突出。保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術要求的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應等情況，以選擇較為合理的排樣方案。根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為以下三種：（一）有廢料排樣：沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。（二）少廢料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差，同時邊緣毛刺被凹模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率高，沖模結構簡單。（三）無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結構，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力，不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質量。綜上分析，并考慮沖裁零件的形狀、尺寸、材料，選取有廢料排樣。XXX 職業(yè)技術學院學院- 8 -2.2 搭邊的選取排樣時，工件及工件與條料側邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時會被拉斷，有時還會拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關： 材料的力學性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復雜的形狀時，搭邊要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭邊值應取的大一些。 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側壓板導向的搭邊值可以取小些。圓形件或圓角 r2t 矩形件或邊長 L50 或 r0.10.5 0.0450055 0.065 0.080.52.5 0.040.05 0.050 0.062.56.5 0.030.04 0.040 0.05鋼材料厚度m6.5 0.020.03 0.025 0.03查表 2.3 Kx=0.045 KD=0.003總沖壓力 Fz 總沖壓力是各種沖壓工藝的總和，根據(jù)不同的模具結構計算，由于本模具采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模，則：Fz=F+ Fx+ Fd （2-6）= 212.16+0.08×212.16+1×0.07×212.16XXX 職業(yè)技術學院學院- 12 -= 244KN2.5.2 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，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。對于級進模以及輪廓形狀復雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點即壓力中心。模具的壓力中心應與模柄的軸線重合，否則會影響模具及壓力機的精度和壽命。設直徑為是 10 的圓心為中心坐標，則壓力中心：X0 =-（-12 ×8-16×12-12×8-8×22+8×22）/（8+12+8+22+16+8 ）=-336/74=-4.54Y0=（-6×8+6×8+17 ×22+28×16+17×22）/74=1196/74=16.16=(180×11×sin90) ×90=7.1X=cos=cos(180+53)=4.3Y=sin=sin(55+180)=-5.7故 X=(-4.54*74+4.3*11+29.2*10*)/74+21=5.21Y=(16.16*74-5.7*11)/74+11=-7.13所以壓力中心為(5.21,7.13)3、刃口尺寸計算因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩類：（1）按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。XXX 職業(yè)技術學院學院- 13 -（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復雜形狀的沖模。這種加工方法的特點是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡單，不必校核 的minaxZTA條件，并且還可以放大基準件的制造公差，使制造容易。表 3.1 初始雙面間隙 、maxZin08、10、3509M2、Q235Q345 40、50 65Mn材料厚度 /tmminZmaxinZmaxinZmaxinZmax小于 0.5 極小間隙0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.0600.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.0720.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.0920.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.0920.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.1261.0 0.010 0.14 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.1261.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.1801.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.2401.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.3202.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380由表 3.1 確定初始雙面間隙 、 的值：maxZinXXX 職業(yè)技術學院學院- 14 -Zmin=0.460mm Zmax=0.640mm m180.46.0.minax 表 3.2 規(guī)則形狀凸、凹模的制造偏差基本尺寸 凸模偏差 T凹模偏差 A基本尺寸 凸模偏差 T凹模偏差 A18183018300.0200.0200.0250.0301201801801600.0300.0400.045801200.0250.0351603601360500500300.0350.0400.0500.0500.0600.070由表 3.1 確定 、 的值：TA3.1 沖孔刃口尺寸計算對于沖小孔 轉換為m10m36.01利用公式 （3-1） inTxdDT（3-2） AZA0min其中 磨損系數(shù)的選取查下表 3.3x是工件的公差值 表 3.3 磨損系數(shù)表工件精度 IT10 以上 =1x工件精度 IT11IT13 =0.75工件精度 IT14 =0.5x因孔的公差等級為 IT13 級，所以查上表得 =0.5xXXX 職業(yè)技術學院學院- 15 -則 =0minTxdT02.02.18365.1= = AZA0in0.48.0.4校核間隙： 1.6miax+ =0.020+0.020=0.0405080 80125材料厚度 tho H0 ho H0 ho H00.8 6 8 6 10 8 130.81.5 6 10 8 12 10 141.53 6 - 10 - 12 -查上表得卸料板厚度 mho101.下卸料采用彈簧作為彈性單元，彈簧的自由高度為：=（3.54） 自 由H工 作s式中 彈簧的自由高度（mm）;自 由工作行程與模具修磨量和調整量（46mm）之和。工 作s=（2.3+6）mm=8.3mm工 作則 =(3.54)×8.3mm=29.0533.2mm自 由H取 =33mm。自 由彈簧的裝配高度為：XXX 職業(yè)技術學院學院- 20 -（0.850.9） =28.529.7mmH自 由H4.3.2 推件裝置的選擇推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種，一般剛性用的較多，它由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。其工作原理是在沖壓結束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打料桿，撞擊上模內的打桿與推件板，將凹模內的工件推出，其推件力大，工作可靠。圖 4.14.4 工作零件的設計4.4.1 凹模的設計凹模厚度的確定： kbH為系數(shù) 為凹模刃口的最大尺寸( )m查表 3.5 選取系數(shù) =0.30kXXX 職業(yè)技術學院學院- 21 -表 3.5 凹模系數(shù) k材料厚度條料寬度1 13 3650 0.300.40 0.350.50 0.450.6050100 0.200.30 0.220.35 0.300.45100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30，取 15。凹模壁厚 ;凹模外形尺寸為2.134.0凹H 30152HC。125凹模的刃口形式選用直筒式刃口。該凹模的厚度的全部為有效刃口高度，刃壁無斜度，刃磨后刃口尺寸不變，適用于制件或廢料逆沖壓方向推出的沖裁模如復合模、薄料落料模。其形狀如圖 4.2×圖 4.2 凹模刃口4.4.2 凸凹模的設計XXX 職業(yè)技術學院學院- 22 -凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的結構大到分為整體式和鑲拼式的兩種，鑲拼式結構適合于大，中型和形狀復雜，局部容易損壞的整體凸模式或凹模，而此處所需的凸凹模形狀較簡單，所以選用整體式來加工凸凹模。它的內外圓均為刃口，凸凹模的最小壁厚與模具結構有關：當模具為正裝結構時，內孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內孔無積存廢料，脹力小，最小壁厚為材料厚度的 1.5 倍，即 1.5。其結構如圖 4.3圖 4.3 凸凹模4.4.3 凸模的設計凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、與上模板直接固定和采用低溶點合金或環(huán)氧樹脂澆注固定三種，各自的特點的比較如下表。表 3.9 固定形式的特點比較XXX 職業(yè)技術學院學院- 23 -固定形式 固定方法 特點凸模固定板固定一般采用 H7/m6 過渡配合，圓形凸模則采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困難與上模板直接連接采用螺釘，銷釘直接把凸模固定在上模板上適用于大型凸模的固定低熔點合金澆注固定或環(huán)氧樹脂澆注固定使低熔點合金或氧樹脂溶化，像粘結劑一樣固定在凸模上適用于沖裁 0.32 的板m料由于本工件是大批量的生產(chǎn)，且內孔有一定的精度要求，模具采用的是復合模，則從上表的比較中可選低熔點合金澆注固定或環(huán)氧樹脂澆注固定形式固定凸模， 。沖孔凸模為圓形，采取臺階式凸模，它的強度剛性較好，裝配修磨方便，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6 或 H7/n7）制造，最大直徑的作用是形式臺肩，以便固定，保證工作時凸模不配拉出，材料選取 ,熱處理硬度為AT105862 。其凸模長度計算公式： HRChtL21其中 1凸模固定板厚度 = h1h凹Hm4材料厚度 1 t推件塊厚度 18 2h增加長度，一般選取 010 mmL48184凸模的結構形式如圖 4.4XXX 職業(yè)技術學院學院- 24 -圖 4.4 4.4.4 模架及組成零件的設計該模架選用中間導柱方形模架，導向裝置安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。由標準（GB/T2851.5-1990）中選取,從而確定以下材和尺寸：模架材料選取鑄鐵 200HT模架上模板的長度為 310 、寬度 230 、厚度 45 。mm下模板的長度為 310 、寬度 230 、厚度 55 ；最大高度為 235 、最小高度為 190 。模柄選取旋入式模柄，A40，JB/T7646.2；螺釘選用標準件內六角螺釘，規(guī)格為 M8；螺釘 M10；圓柱銷 M5導柱 28×180、32×180，XXX 職業(yè)技術學院學院- 25 -導套為 110×43，長度 110×43；應按 6/ 5 配合；柱間的距離 170 ；Hhm材料為 20 鋼。5 壓力機的選取及校核5.1 壓力機的選擇由以上的設計、計算，確定壓力機的規(guī)格尺寸如下：查表選取國產(chǎn) 160 開式可傾壓力機KN其最大裝模高度為 300 m最小裝模高度為 160模柄孔尺寸為直徑 40 ，深度為 60工作臺尺寸左右為 450 、前后 300 ， 工作臺孔尺寸：左右 220 、前后 110m立柱間距離：220床身最大可傾斜角 3505.2 裝模高度的校核為了保證模具和壓力機相適應，沖模的閉合高度 應介于壓力機的最大裝模H高度 和最小裝模高度 之間，其關系式為：maxHminH（5-1） m5101axi 式中 沖模的閉模高度;XXX 職業(yè)技術學院學院- 26 -最大閉模高度;maxH最小閉模高度;in墊板高度；1最大裝模高度；max1H最小裝模高度。in1則 ;140301min mH85951ax凸 凹 模凸 模墊 板上 模 座下 模 座 H=40+35+10+48+44-15=162m有此可知 ,則所選則的壓力機符合要求。axminH6 模具總裝圖XXX 職業(yè)技術學院學院- 27 -圖 6.1 總裝圖工作原理：工作時，板料以導料銷和擋料銷定位，上模下壓，凸凹模外形與推薦塊配合，在凹模腔內落料，同時沖孔凸模與凸凹模內控進行沖孔，沖孔廢料直接落下；然后上模上行，當滑塊碰到上死點時，推桿開始工作，將工件從凹模內推出落下。7 模具材料的選用利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質量的好壞，壽命的長短，直接關系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領市場的重要性條件。而模具的質量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面質量要求。冷沖模材料應具有的性能：冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆