軸蓋復合模的設(shè)計與制造【落料、沖孔、內(nèi)外緣翻邊復合?！俊菊f明書+CAD】

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黑龍江八一農(nóng)墾大學 本科生畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 任 務(wù) 書 論文題目 軸蓋復合模的設(shè)計與制造 學院名稱 工程學院 姓名 吳乃明 專業(yè)班級 指導教師 課題類型 畢業(yè)論文（設(shè)計）的內(nèi)容摘要 此次設(shè)計主要是圍繞軸蓋復合模的設(shè)計與制造展開的，通過從這個典型的零件，運用落料、 沖孔、拉深和翻邊等沖壓工序設(shè)計冷沖壓成形模具。 畢業(yè)論文（設(shè)計）基本要求及工作量要求 根據(jù)給定圖紙，對其進行冷沖壓技術(shù)分析排樣圖設(shè)計，總的沖壓力計算及壓力中心計算。刃 口尺寸計算，彈性元件的計算和選用，凸模、凹?；蛲拱寄＝Y(jié)構(gòu)設(shè)計以及其他沖模零件的結(jié) 構(gòu)設(shè)計，繪制模具主配圖，編寫設(shè)計說明書。 畢業(yè)論文（設(shè)計）的主要階段計劃（分前期、中期、后期） 前期 方案論證，確定方案，完成調(diào)研報告、開題報告和外文翻譯； 中期 進行沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；沖壓加工工藝草案，沖壓模具草圖，主要 零部件設(shè)計，按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設(shè)計說明書（完成初稿） ； 后期 審查設(shè)計 準備答辯；畢業(yè)答辯。 任務(wù)下發(fā)日期 完成日期 系主任 主管教學院長審批（簽字）： 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 I 摘 要 本設(shè)計分析了軸蓋零件的結(jié)構(gòu)工藝性，提出了合理的成型工藝。確定合理的 沖壓工藝方案，零件沖壓成形的方向和模具結(jié)構(gòu)，并進行了工藝參數(shù)的計算，且 對模具的設(shè)計、工作過程、裝配、調(diào)試工藝作了闡述。模具結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)效率 高，對同類零件的模具設(shè)計具有借鑒作用。. 關(guān)鍵詞：翻邊模；模具結(jié)構(gòu)；工藝；成形 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 II the design and manufacture of the shaftcup gang dies Abstract： This design has analyzed the journal lid components structure technology capability, proposed the reasonable formation craft.The determination reasonable ramming craft plan, the components ramming forming direction and the mold structure, and have carried on the craft parameter computation, also to the mold design, the work process, the assembly, the debugging craft has made the elaboration.The actual production proof, the mold structure is reasonable, the production efficiency is high, has the model function to the similar components mold design… Keywords：flangingdie; mold structure; technological process; shaping 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 III 目 錄 摘 要 ..............................................................................................................I ABSTRACT： .............................................................................................II 前言 .............................................................................................................VI 1.沖壓件的工藝分析 ................................................................................... 1 2.工藝方案的確定 ....................................................................................... 2 3.工藝參數(shù)的計算 ....................................................................................... 3 3.1 毛坯的尺寸計算 ................................................................................. 3 3.1.1 毛坯翻邊預制孔的直徑 .................................................................. 3 3.1.2 毛坯的直徑 ................................................................................... 3 3.2 排樣及材料利用率的計算 ................................................................. 4 3.3 各部分工藝力的計算 ......................................................................... 5 3.3.1 沖孔力計算 ................................................................................... 5 3.3.2 落料力的計算 ............................................................................... 5 3.3.3 翻邊力的計算 ............................................................................... 6 3.3.4 推件力的計算 ............................................................................... 6 3.3.5 卸料力計算 ................................................................................... 7 3.4 計算壓力中心 ..................................................................................... 7 3.5 主要工作部分尺寸計算..................................................................... 7 3.5.1 沖孔刃口尺寸計算 ....................................................................... 7 3.5.2 落料刃口尺寸的計算 ................................................................... 9 3.5.3 翻邊的工作部分尺寸計算 ........................................................... 9 4.沖壓設(shè)備的選擇 ..................................................................................... 11 5.模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ............................................................................. 12 5.1 繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖 ................................................................... 12 5.2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)件的形式 ........................................... 13 5.2.1 卸料零件計算 ............................................................................. 13 5.2.2 定位零件的確定 ......................................................................... 14 5.2.3 卸料裝置的確定 ......................................................................... 15 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 IV 5.2.4 推件裝置的設(shè)計 ......................................................................... 15 5.2.5 頂桿的確定 ................................................................................. 15 5.2.6 模柄的確定 ................................................................................. 15 5.2.7 固定板的設(shè)計 ............................................................................. 16 5.2.8 墊板的設(shè)計與標準 ..................................................................... 16 5.3 模架的選擇 ....................................................................................... 16 6.模具的動作過程 ..................................................................................... 17 7.模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析 ............................................................. 18 7.1 沖孔凸模設(shè)計................................................................................... 18 7.2 落料凹模的設(shè)計 ............................................................................... 19 7.3 凸凹模的設(shè)計 ................................................................................... 19 7.4 翻邊成型模的設(shè)計 ........................................................................... 20 8.模具圖樣設(shè)計 ......................................................................................... 21 9.模具裝配與調(diào)試 ..................................................................................... 23 9.1 對于導柱復合模裝配，應(yīng)以凸凹模作為裝配基準件 ................... 23 9.2 模具裝配過程見下頁表 ................................................................... 23 10 結(jié)論 ....................................................................................................... 25 參 考 文 獻 .............................................................................................. 26 致 謝 ........................................................................................................... 27 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 V 前言 在沖壓生產(chǎn)中，常常將幾個單工序沖壓過程集中在一副模具中完成，這種在 壓力機的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同時完成兩種或兩種以上基本 工序的模具就稱為復合模具。 冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，與其它加工方法(切削)比較，它有以下 特點： 1．它是無屑加工 被加工的金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形．不產(chǎn)生切 屑，變形中金屬產(chǎn)生加工硬化。 2．所用設(shè)備是沖床 沖床供給變形所需的力。 3．所用的工具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使 材料變成所需的零件。 4．所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。 冷沖壓與其它加工方法比較，在技術(shù)上、經(jīng)濟上有許多優(yōu)點： 1．在壓床簡單沖壓下．能得到形狀復雜的零件．而這些零件用其它的方法是 不可能或者很難得到的。如汽車駕駛室的車門、頂蓋和翼子板這些具有流線型零 件。 2．制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有—定精度，具有 互換性。 3．在耗料不大的情況下。能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀 的零件。 4．材料利用率高，一般為 70 一 85％。 5．生產(chǎn)率高，沖床沖一次一般可得一個零件．而沖床一分鐘的行程少則幾次， 多則幾百次。同時，毛坯相零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機械化和自動化。 6．沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證．所以操作方便，要求的工人技術(shù)等級不 高，便于組織生產(chǎn)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 1 - 1.沖壓件的工藝分析 由工件圖看，該工件需要內(nèi)外緣同時翻邊，翻邊高度為 4mm，由計算可知最 大翻邊高度為 =5.93mm,由此可知設(shè)計翻邊時可一次翻邊完成，無需拉深。由maxH 于產(chǎn)品批量較大，不宜采用單一工序生產(chǎn)，且不易保證內(nèi)外緣的同心度。而用級 進模結(jié)構(gòu)復雜。采用復合模可一次完成落料、沖孔、內(nèi)外緣翻邊。 因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為 1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工 序數(shù)經(jīng)對該工件進行詳細分析，并查閱有關(guān)資料后，可采用復合模一次壓制成形。 該工藝特點是首先進行落料，再沖孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件 外觀乎整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以經(jīng)分析，決 定設(shè)計復合摸來完成此工件的加工。 圖 1 零 件 圖名 稱 ： 軸 蓋材 料 ：數(shù) 量 ： 大 批 量 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 2 - 2.工藝方案的確定 計算翻邊前是否需要進行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由模具設(shè)計手冊 查的極限翻邊系數(shù)： =0.62,則可只允許的最大翻邊高度 為：minKmaxH??trDH72.043.12imax ??? 式中 —最大翻邊高度a D—翻邊直徑 r—圓角半徑 t—材料厚度 則 ??42.0362.015max???H =5.93mm 零件豎直高度 H=4mm< =5.93mmmax 所以翻邊時可一次翻邊成型，無需進行拉深。 根據(jù)以上分析計算，沖壓零件需要的基本工序是落料、沖孔、內(nèi)翻邊、外翻 邊。 根據(jù)以上基本工序，可擬定以下幾個沖壓工藝方案： 方案一：落料、沖孔同步、內(nèi)翻邊與外翻邊同步。方案特點是內(nèi)翻邊與外翻 邊同時進行使模具制造復雜，使沖孔凹模與內(nèi)外翻邊凸凹模做為一體，不但節(jié)省 材料，也使模具結(jié)構(gòu)緊湊，并提高制造精度。 方案二：落料、沖孔、內(nèi)翻邊與外翻邊同步。方案特點是：與第一方案相比 因落料與沖孔分步進行可進小沖裁力，但降低了沖裁速度。 方案三：落料、沖孔同步，內(nèi)翻邊、外翻邊分步進行。方案特點是模具制造 比較簡單，模具使用壽命較高，但精度低。 分析比較以上三種方案，可以看到選用第一種方案比較合理。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 3 - 3.工藝參數(shù)的計算 3.1 毛坯的尺寸計算 3.1.1 毛坯翻邊預制孔的直徑 =D-2(H-0.43r-0.72t)0d 式中 D—翻邊直徑（按中線計） （mm）; H—翻邊高度（mm）,H=4mm; r—豎邊與凸緣的圓角半徑（mm） ，r=1.0mm; t—料厚（mm） ，t=1.0mm. D=24mm+1.0mm=25mm 則 =25-2(4-0.43×1.0-0.72×1.0)=19.3mm0d 3.1.2 毛坯的直徑 按等面積原則，用解析法求該工件的毛坯直徑 .可將工件分為圓柱、1/4 球0D 環(huán)、圓三個簡單幾何體，他們的面積分別計算如下： =πd(H-r) 1A =3.14×37×(4-1) =38.727mm2 =πr[π(d-2r)+4r]/22 =3.14×1[3.14×（37-2×1）+4×1]/2 =178.823mm2 =π/4(d-2r)23A =3.14×(37-2×1)2/4 =961.16mm2 據(jù)等面積原則： =38.727+178.3823+961.16321?? =1179.175mm2 毛坯的面積 A 毛坯=πD2/4 將 代入上式得：321、、 D= 256.07.14rdHd?? =43.55mm 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 4 - 3.2 排樣及材料利用率的計算 排樣時工件之間，以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用 是補償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛 度，便于送料。 搭邊是廢料,從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹 模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來 說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的，下表列出了沖裁時常用的最小搭邊值。 考慮到操作方便及模具結(jié)構(gòu)，故采用單排排樣設(shè)計。由下表 2-1 查的搭邊值 =1.5, =1.5.a1 表 3-1沖裁金屬材料 手送料 圓形 非圓形 往復送料 自動送料料厚 a1a1a1a1 —1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 ＞1—2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 ＞2—3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 條料寬度 B= +2×1.5=43.55+2×1.5=46.55mm0D 條料送進步距 S= +1.5=43.55+1.5=45.05mm 材料利用率計算： 一個步距內(nèi)的材料利用率 η 為： %10??BSA? 式中： A—一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)） （mm） B—條料寬度（mm） 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 5 - S—步距（mm） 則 ????%105.435.642????dD?? =57% 分析：由于軸蓋沖裁時，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)廢料較多，因此軸蓋的材料利用率較低。 3.3 各部分工藝力的計算 3.3.1 沖孔力計算 =1.3Ltτ沖F 式中 ： —沖孔力（N） ；沖 L—工件內(nèi)輪廓周長（mm）; t—材料厚度（mm）,t=1.0mm; τ—材料抗剪強度（Mpa）由手冊查得 τ=300Mpa. L=π =3.14×19.3=60.602mm0d 則 =Lt =60.602×1.0X300沖Fb? =23.63KN 3.3.2 落料力的計算 =1.3Ltτ落F 圖 3-1 排樣圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 6 - 式中： —落料力（N） 落F L—工件外輪廓周長 mm，由于先落料，后翻邊，因此落料尺寸為 毛坯尺寸 φ43.55，則 L=3.14×43.55=136.75; 則 =1.3×136.75×1.0×300=53.33KN落 3.3.3 翻邊力的計算 內(nèi)翻力： =1.1πt (D- )內(nèi) 翻Fs?0d 式中 δs—材料的屈服強度，查手冊得 δs=200Mpa. D—翻邊直徑（mm）,D=25mm —毛坯預制孔直徑（mm） =19.3mm.0 0d 則 =1.1×3.14×1×200×（25-19.3）=3.94KN內(nèi) 翻 外翻力： ＝1.25Lt K外 翻Fb? ——外緣翻邊所需的力(N);外 翻 L——彎曲線長度(mm) L=πD; t——料厚(mm)；t=1.0mm ——零件材料的抗拉強度(MPa)；由手冊查得 =380Mpab? b? K——系數(shù)，取 0.2～0.3。 則 =1.25×3.14×37×1.0×380×0.25=13.79KN外 翻F 3.3.4 推件力的計算 沖推推 FnK? 式中 ——推件力因數(shù)，其值由表 2—2 查得 =0.03推 推K n——工件在凹模內(nèi)的個數(shù)，取 n=3 則 ＝3 0.03×26.63=1.60KN推 ? 表 3-2卸料力、推件力和頂力因數(shù) 料厚/mm 卸K推 頂 鋁、鋁合金 0.03—0.08 0.03—0.07 純銅、黃銅 0.02—0.06 0.03—0.09 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 7 - 3.3.5 卸料力計算 落卸卸 FK? 式中 ——卸料力因數(shù)，其值由表 2—2 查得 =0.02；卸 卸K 則 ＝0.02×53.33KN=1.07KN卸 因此，總的沖裁力為： 外 翻內(nèi) 翻卸推落沖 F??? =23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79 =87.36KN 3.4 計算壓力中心 確定壓力中心的目的：沖裁模的壓力中心就是合力的作用點，為了保證壓力 機和模具正常平衡工作，模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機的滑塊中 心重合，否則會產(chǎn)生偏心，形成偏心載荷。 軸蓋是形狀對稱的工件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即：圓心。 對于復雜形狀零件或多凸模沖模的壓力中心可以用解析法和圖解法求解。 3.5 主要工作部分尺寸計算 3.5.1 沖孔刃口尺寸計算 根據(jù)表 2—3 查得沖裁刃口雙面間隙 ＝0.065mm, =0.095mm.零件尺寸極限minZmaxZ 偏差 Δ=0.13mm,磨損因數(shù)有表 2-4 查得,磨損因數(shù) x＝0.75. 表 3-3 落料、沖孔摸刃口始用間隙 材 料 名 稱 45 T8、T7、 (退火) 磷青銅 (硬) 鈹青銅 (硬) 10、15、20、 冷軋鋼帶、 30 鋼板 H62、H68(硬) LY12(硬鋁) 硅鋼片 Q215、Q235 鋼板 08、10、15 鋼板 H62、H68(半 硬) 純銅(硬) 磷青銅(軟) 鈹青銅(軟) H62、H68(軟) 純銅(軟) 防銹鋁 LF21、LF2 軟鋁 L2～L6 LY12(退火) 銅母線 鋁母線 力學性能 HBS≥190 HBS=140～190 HBS=70～140 HBS≦190 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 8 - ≥600MPab?=400～600Mb? Pa =300～400Mb? Pa ≦300MPab? 初始間隙 Z厚度 t minaxminaxZminaxZminaxZ 0.1 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- * -- 0.2 0.025 0.045 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- 0.3 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.04 0.01 0.03 0.5 0.08 0.1 0.06 0.08 0.04 0.06 0.025 0.045 0.8 0.13 0.13 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.0 0.17 0.2 0.13 0.16 0.1 0.13 0.065 0.095 1.2 0.21 0.24 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1.5 0.27 0.31 0.21 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14 1.8 0.34 0.38 0.27 0.31 0.20 0.24 0.13 0.17 2.0 0.38 0.42 0.30 0.34 0.22 0.26 0.14 0.18 注：有*號處均是無間隙。 表 3-4磨損系數(shù) X 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 材料厚度 t/mm 零件制造公差 /mm? —1 0.16?0.17—0.35 0.36?＜0.16 0.16? ＞1—2 0.20 0.21—0.41 0.42 ＜0.20 0.20 ＞2—4 0.24 0.25—0.49 0.50 ＜0.24 0.24 ＞4 0.30 0.31—0.59 0.60 ＜0.30 0.30 沖孔凸凹模的制造公差由表 2-5 查得： =0.020， =0.025。凸?凹? 表 3-5 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 校核： + =0.045〉 - =0.03mm凸?凹 maxZin 因此凸、凹模采用基孔制配合加工方法。 則凸模刃口尺寸 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 ≤18 0.020 0.020 ＞18—30 0.020 0.025 ＞30—80 0.020 0.030 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 9 - ＝(d+xΔ) ＝(19.3+0.75×0.13) =19.39 mm凸d0凸?? 02.?02.? 圓整后為：19.4 1.3 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為 0.065～0.095mm。 圖 3-2 沖孔凸模 圖 3-3落料凹模 3.5.2 落料刃口尺寸的計算 查表 2-3 沖裁模刃口雙面間隙 =0.065mm, =0.095mm.工件極限偏差minZmaxZ Δ=0.13mm. 落料凸凹模的制造公差由表 2-5 查得 =0.03mm， =0.02mm.磨損因數(shù)由表凹?凸? 2-4 查得 X=0.75 校核： + =0.02+0.03〉 - =0.03mm.凸?凹 maxZin ＝(D-xΔ) ＝(43.55-0.75×0.13) =43.45 mm凹D凹?0 03.?03.? 圓整后為：43.4 則 落料凹凸模采用基軸制配合加工方法。8.5 凸模尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 0.065～0.095mm. 3.5.3 翻邊的工作部分尺寸計算 內(nèi)翻孔尺寸為 Φ24 ，尺寸精度 IT11 級。13.0? 凸模尺寸計算 =（ +0.4Δ）凸dmin0凸?? 將模具公差按 IT10 級選取，則 = =（ ～ ）Δ ，取 = =0.06。凸 凹 312凸?凹 把 =24.0mm,Δ=0.13mm,代入上式mind 則 =(24+0.4×0.13) 凸 06.? =24.0506.? 圓整后為：24.0 51? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 10 - 由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模為設(shè)計基準。間隙取在凹模上 故凹模尺寸為： =（ +Δ+Z）凹dmin凹??0 把 =24mm,Δ=0.13,Z=2.0mm, =0.06mm 代入上式i 凹? 則凹模的尺寸為： =（24+0.13+2.0）凹 06.? =26.13 06.? 圓整后為：26.0 19.3 外緣翻邊尺寸 Φ38 0 定間隙 單邊間隙為：Z/2=1.0t=1.0mm 則翻邊模的間隙 Z=2×1.0=2.0mm 凸凹模工作部分的尺寸和公差 由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設(shè)計基準。 凹模尺寸為 =（ -0.75Δ）凹Dmin凹??0 將模具公差按 IT10 級選擇則 =0.1mm凹 把 =38.13,Δ=0.13,代入max 則 =（38.13-0.75×0.13）凹 1.0? =38.03 1.0? 圓整后為：38.0 3. 間隙取在凸模上，則凸模的尺寸為： =（ -0.75Δ-Z）凸Dmax0凸?? 把 =38.13,Δ=0.13，Z=2.0mm. =0.1mm 代入凸 則 =（38.13-0.75×0.13-2.0）凸 01.? =36.0301.? 圓整后為：36.0 3.2? 圖 3-5 凸凹模圖 3-4 翻邊成型模 圖 2-4 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 11 - 4.沖壓設(shè)備的選擇 由于復合模的特點，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力 (1．6～1．8)壓F? 選擇壓力機。模具設(shè)計手冊末附錄 B3 選取公稱壓力為 250kN 的開式壓力機?？侳 其與模具設(shè)計的有關(guān)參數(shù)為: 公稱壓力：250KN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm 工作臺孔徑：370mm×560mm 模柄孔尺寸：Φ40mm× 60mm 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 12 - 5.模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5.1 繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖 模具的結(jié)構(gòu)如圖：（如圖 5-1） 主要有上模座、下模座、沖孔凸模、落料凹模、沖孔落料翻邊凸凹模、翻邊 成型模、卸料塊等零件組成。 圖 5-1 軸蓋沖裁復合模 1-下模座 2-導柱 3-卸料板 4-上模固定板 5-導套 6 沖孔凸模 7-上模座 8-墊板 9-落料凹模 10-成型模 11-頂出器 12-推板 13-模柄 14-凸凹模 15-卸料板 16-頂桿 17-下模固定板 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 13 - 5.2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)件的形式 5.2.1 卸料零件計算 上卸料采用剛性卸料裝置。壓力機滑塊上的打料橫梁通過打料棒、頂板、頂 桿、卸料塊將制件從上橫中打出。 下卸料是采用橡膠作為彈性元件的彈性裝置。 由式計算橡膠的自由高度。 =（3.5～4）自 由H工 作S 式中 —工作行程與模具修模量式調(diào)整量（4～6）再加 1。工 作 =（5.0+1+4）mm=10mm;工 作S 則 =（3.5～4）×10=35～40mm;自 由 取 =35mm;自 由 橡膠的裝配高度 =(0.85～0.9)H=29.75～31.5mm;2 取 =30mm.2H 卸料彈簧的設(shè)計計算： 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定 6 根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為： /n=1.07KN/6=178.33N卸F 根據(jù)預壓力 （﹥178.33）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由模具設(shè)計手冊附錄既表 2-預 6，初選出序號 34～38 的彈簧，其最大工作負荷 =330N﹥178.33N1F 彈簧負荷（F）與行程（s）曲線 表 5-1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格 序 號 彈簧外徑 D/mm 材料直徑 d/mm 節(jié)距 t/mm mH/0 自 由 高 度 F/1時 的 高 度受 負 荷 N/1最 大 工 作 負 荷 34 20 3 5.5 25 17.6 330 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 14 - 35 35 24.0 36 45 30.2 37 55 36.6 38 65 43.0 校驗是否滿足 ≥ ，查書附錄既負荷—行程曲線上圖，并經(jīng)過計算可得以1S總 下數(shù)據(jù)： 序號 mH/0/1101H??）（ 預預 3.178?FS修工預總 SS?? 34 25 17.6 7.4 4.0 12.5 35 35 24.0 11 5.8 14.3 36 45 30.2 14.8 7.4 15.9 37 55 36.6 18.4 9.5 18.0 38 65 43.0 22 11.6 20.1 由表中數(shù)據(jù)可見，序號 37、38 的彈簧均滿足 ≥ ，但選序號 37 的彈簧最合適1S總 了，因為彈簧太長，會使模具高度增加，37 號彈簧的規(guī)格： 外徑：D=20mm 鋼絲直徑：d=3.0mm 自由高度： =55mm0H 裝配高度： = - =55-9.5=45.5mm.2預S 5.2.2 定位零件的確定 定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出 合格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點，必須采用不同形式的定位裝置，沖模 中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導料銷，側(cè)壓板等。 對于帶有彈壓卸料板的沖模，若采用活動擋料銷，在沖件時活動擋料銷隨凹 模的下行而壓入孔內(nèi)，工作方便，但是要求彈壓卸料板較厚，對于彈壓卸料板較 薄的板料，如果采用固定擋料銷的形式，在凹模的相應(yīng)位置留出空間，同時滿足 沖件要求，而且經(jīng)濟性好，因此選用固定擋料銷，參照 GB2866.11—81 固定擋料 銷 A 型, 材料:45 鋼, 基本尺寸:d4, 熱處理硬度:HRC43 ~ 48。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 15 - 5.2.3 卸料裝置的確定 彈壓卸料板兼有壓料和卸料兩大作用，它可在沖壓開始時起壓料作用，結(jié)束 后起卸料作用，主要用于精沖薄料和要求制件平整的沖模中，其彈力可用彈簧或 橡膠獲得，也可以通過頂桿安裝在下模座或壓力機工作臺下而的彈頂器或氣墊獲 得。 彈壓卸料板上開孔大小，即卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙 C=0.1～0.2t,t 為材 料厚度。 為保證裝配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺釘?shù)拈L度 L 及孔深 H 都 必須保持一致，相差不超過 0.02mm. 彈壓卸料板受彈簧，橡膠等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在 1.5mm 以下薄件的卸料工作。 5.2.4 推件裝置的設(shè)計 把制件或廢料從裝于上模座的凹模中推出來的零件，稱為推件裝置。推件裝 置的推力，可以利用壓力機上的打桿在打桿橫梁作用下得到，或利用上模內(nèi)安裝 彈簧或橡膠得到. 推件器要在能保證平穩(wěn)推下制件的前提下，受力點盡量少些， 為使推件力均勻分布，推件要均勻分布，長度一致。因此，在軸蓋沖模中選用了 三根長度一致的推件（即圓柱銷）均勻分布在圓周上，推出制件。 5.2.5 頂桿的確定 頂桿的作用是在沖裁完畢后，將滯留在凸凹模的制件頂出的機構(gòu)。 在軸蓋沖模中采用 Φ4 的頂桿，因頂力很小，Φ4 的桿足夠強度。 5.2.6 模柄的確定 中、小型沖模通過橫柄將上模固定在壓力機的滑塊上，模柄的結(jié)構(gòu)形式較多， 主要有：旋入式；壓入式；凸緣式；浮動式。 本模具采用凸緣式模柄。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 16 - 5.2.7 固定板的設(shè)計 固定板用于中、小型凸?；虬寄９潭ㄔ谀Ｗ?，按外形分為圓形和矩形兩種， 其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸、凹模安裝孔外，還應(yīng)考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚 度一般取凹模厚度的 60%~80%。固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6） 。壓 裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。 5.2.8 墊板的設(shè)計與標準 墊板主要用于直接承受和擴散凸、凹模傳來的壓力，以降低模座所收的單位 壓力，防止模座被局部壓陷，影響模具正常工作。模具是否用墊板，根據(jù)模座承 受壓力大來確定，凸（凹）模支承端面對模座的單位壓力為： σ = P／A 式中： P — 沖裁力 A — 凸（凹模）支承端面面積 σ 小于等于[σ]模座許用應(yīng)力則應(yīng)在凸（凹）模與模座間加經(jīng)淬硬磨平的墊板， 墊板厚度一般取 6 ~ 12mm，外形尺寸按固定板形狀決定。 5.3 模架的選擇 根據(jù)主要零件的結(jié)構(gòu)、外形尺寸及卸料裝置的尺寸。模架選用適用中等精度， 中小尺寸沖壓件的后側(cè)導柱模架從右向左送、操作方便。 上模座：L/mm× B/mm×H/mm=200×200×35 下模座：L/mm×B/mm×H/mm=200×200×40 導柱：d/mm×L/mm=Φ22×130 導套：d/mm×L/mm×D/mm=Φ22×60×33 墊板厚度?。?mm 落料凹模的厚度已定為：40mm 卸料板厚度?。?mm 彈簧外露高度：（45.5-13.5）=32mm 模具的閉合高度：35+40+8+8+40+32+1=164mm 所以 =164mm閉H 模具閉合高度滿足 +10 -5,故認為合適。min?閉Hmax 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 17 - 6.模具的動作過程 工作時，將毛皮條料放入彈性卸料板 3 上，有擋料銷定位，上模下行，沖孔 凸模 6 進行沖孔，同時落料凹模 9 完成落料動作，上模繼續(xù)下行時，翻邊成型模 10 與凸凹模 14 進行翻邊。滑塊運行到下死點，對工件進行整修。沖壓工序完畢 后開模，如工件滯留在下模，有橡膠將工件頂出，如工件滯留在上模，有頂出器 頂出。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 18 - 7.模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析 7.1 沖孔凸模設(shè)計 根據(jù)沖壓件的的形狀和尺寸，沖孔凸模采用整體式的直通式（主要由于模具 安裝的空間限制而采用直通式） ，截面形狀是圓形，刃口形狀為平刃。 凸模材料：Cr12MoV 由于沖件形狀已決定了橫向尺寸和形狀，所以在一般情況下，凸模的強度是足夠 的，但是，對于特制細長的凸模和板料厚度大的情況，才需要進行壓應(yīng)力和彎曲 應(yīng)力的校核，檢查其危險面尺寸和自由長度是否滿足強度要求。 壓應(yīng)力校核公式： 表 7-1 圓形凸模 ≥ 4tτ/[ σ ]mind壓 非圓形凸模 ≥ F/[ σ ]A壓 彎曲應(yīng)力的校核： 表 7-2 圓形凸模 非圓形凸模 無導向裝置 ≥ 95 / maxL2dF 425maxL?/IF 帶導向裝置 ≥ 270 / 1200 式中： － 凸模最小直徑 (mm)ind T － 材料厚度 (mm) I －材料抗剪強度 (MPa) － 凸模最窄處的截面積 (mm 2)minA F － 沖裁力 T － 凸模材料許用壓力 (MPa) D － 凸圓最小直徑 (mm) I － 凸模最小截同的慣性矩 (mm 4) 沖孔凸模是直通式最小直徑是 19.3mm,進行沖裁的板料厚度為 1mm 。既不屬于細 長桿，又不屬于板料厚的零件，所以凸模的強度足夠不需進行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力 的校核。 沖孔凸模的固定方式，采用螺釘?shù)跹b固定。直通式凸模為方便固定板型孔的 加工，則采用 M7/h6 的基軸制過渡配合。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 19 - 7.2 落料凹模的設(shè)計 凹模是在沖壓過程中，與凸模配合直接對沖制件進行分離或成型的工作零件。 凹模的材料選?。篊r12MoV 刃口形式：選用刃口，根據(jù)沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具的具 體結(jié)構(gòu)決定，采用刃口形式為直通式。 凹模外形尺寸：凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一 般為圓形和矩形兩種。因沖裁件屬于中小型工件，故采用圓形凹模。 由于沖裁時凹模受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論方法精確的計算， 必須中和考慮各方面因素，在實際生產(chǎn)中首先采用經(jīng)驗公式確定. 凹模的高度和厚度通過經(jīng)驗公式計算。 凹模高度計算公式： h = k×d = 0.35×43.55 = 15.24（mm） 凹模厚度計算公式： c = (1.5 ~ 2)h = (1.5 ~ 2)×15.24 = 22.86 ~ 30.48 （mm） 式中： h — 凹模高度（mm） （ 15mm）? k — 系數(shù) d — 最大直徑（mm） c — 凹模厚度（mm）,（ 30 ~ 40mm） 由于結(jié)構(gòu)需要選取凹模高度 h = 40 mm，凹模厚度 c = 37.5 mm。 落料凹模的固定方法：采用上模固定板固定，與固定板采用 H7/m6 過渡配合， 上端帶臺肩，以防拉下。 7.3 凸凹模的設(shè)計 復合模中同時具有落料凹模和沖孔凸模的作用的工件零件。 凸凹模工作面的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。 因此從強度方法考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具結(jié)構(gòu)有關(guān)： 當模具采用正狀結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具 為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直通形刃口形式，且采用下漏料方式，則內(nèi)孔積存廢料， 脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。 不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚： 1.對黑色金屬硬材料約為工件料厚的 1.5 倍，但不小于 0.7 mm。 2.對有色金屬和軟材料的工件約等于工件料厚，但不小于 0.5 mm。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 20 - 積聚廢料凸凹模的最小壁厚： 目前一般按經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，倒裝復合模的凸凹模最小壁厚列于表 2-7。 表 7-3 倒裝復合模的沖裁凸凹模的最小壁厚 料厚 t(mm) 0.4 0.5 0.6 0.7 最小壁厚 a(mm) 1.4 1.6 1.8 2.0 料厚 t(mm) 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 a(mm) 2.3 2.5 2.7 3.2 軸蓋沖模采用倒裝復合模，沖裁凸凹模內(nèi)孔有廢料積聚，經(jīng)查表，最小壁厚 為 2.7。由工件圖可知，凸凹模的壁厚為 10mm 大于最小壁厚，滿足要求。 （如圖 2-5） 上部的成型凸凹模屬于不積聚廢料的凸凹模。故最小壁厚約等于工件料厚。 即：最小壁厚為 1.0mm，凸凹模的壁厚為 2.3mm 大于最小壁厚，滿足要求。 （如圖 2-5） 7.4 翻邊成型模的設(shè)計 翻邊成型模是凸凹模的一種，故設(shè)計與凸凹模相似。屬于不積聚廢料的凸凹 模，故最小壁厚約等于 1.0mm，成型模的壁厚為 5.0mm 大于最小壁厚，滿足要求。 （如圖 2-4） 固定方法：采用與落料凹模 H7/K6 的過渡配合，在與上模固定板配合。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 21 - 8.模具圖樣設(shè)計 備料清單 標準件 序號 零件名稱 實際尺寸 數(shù)量 材料 1 上模座 200×200 1 HT200 2 下模座 200×200 1 HT200 M10×22 3 M8×50 43 圓柱頭內(nèi) 六角螺釘 M8×40 4 45 4 卸料螺釘 Ф8×50 6 45 Ф8×52 3 Ф8×44 35 圓柱銷 Ф5×16 3 45 6 擋料銷 Ф4 3 45 7 導柱 Ф22×130 2 20 8 導套 Ф22×60×33 2 20 9 模柄 Ф40×60 1 Q235 10 彈簧 D20×55 6 65Mn 11 硬橡膠圈 Ф40×18.5 1 硬橡膠 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 22 - 非標準件 序號 零件名稱 實際尺寸 數(shù)量 材料 硬度（淬火） 1 彈性卸料板 130×130×13 1 45 2 沖孔凸模 Ф25×45 1 Cr12MoV HRC58-60 3 墊板 130×130×13 1 45 HRC43-48 4 上模固定板 135×135×28 1 Q235 5 打桿 Ф20×95 1 45 HRC43-48 6 落料凹模 Ф70×45 1 Cr12MoV HRC60-62 7 成型模 Φ55×45 1 Cr12MoV HRC58-62 8 頂出器 Ф35×30 1 45 HRC43-48 9 推板 Ф40×8 1 45 HRC43-48 10 凸凹模 Ф60×50 1 Cr12MoV HRC58-62 11 壓料器 Ф20×10 1 45 HRC43-48 12 卸料板 Ф45×8 1 45 HRC43-48 13 頂桿 Ф10×50 4 Cr6WV HRC50-56 14 下模固定板 Ф90×20 1 Q235 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 23 - 9.模具裝配與調(diào)試 9.1 對于導柱復合模裝配，應(yīng)以凸凹模作為裝配基準件 先將裝有凸凹模的固定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定的模座的相應(yīng)位置 上；再按凸凹模的內(nèi)形裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相對位置，使沖孔凸、凹模 間的間隙趨于均勻，用螺釘固定；然后再以凸凹模的外形為基準，裝配、調(diào)整落 料凹模相對凸凹模的位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定。 再安裝其它的零件。 安裝順序： 1、組件裝配 模架的組裝，模柄的裝入，凸模及凸凹模在固定板上的組裝 2、總裝配 先裝上模，再以上模為基準裝下模 3、調(diào)整凸凹模的間隙 4、安裝其它輔助零件 5、檢查、試件 9.2 模具裝配過程見下頁表 裝配過程： 序號 工序 工藝說明 1、 檢查零件及 組件 檢查沖模各零件及組件是否符合圖樣要求，并檢查凸凹模間隙的均 勻程度，各輔助零件是否配齊 1、先將模架組裝好，即推板 13 放入上模座 7 內(nèi)型腔，打桿 14 與模 柄 15 的組合體放入上模座里并用螺釘 16 固定。 2、把落料凹模 10、成型模 11 裝入上模固定板 4 中，再將其磨平。 將頂出器 12 裝入與成型模 11 相配。沖孔凸模 6 有螺釘 18 固定在墊 板上，使其與頂出器 12 配合間隙均勻，并保證其垂直度，打入銷釘 17。 3、墊板 8、上模固定板 4 和上模座 7 用內(nèi)六角螺釘 20 固定連接， 用凸凹模 24 對沖孔凸模 6 和落料凹模 10、成型模 11 初找正其位置， 進行調(diào)整，緊固螺釘 20。 4、按上模固定板 4 上的螺紋孔配作上模各零件的螺紋過孔。 2、 裝配上模 5、拆開后分別進行擴孔、鉸孔，然后再用螺釘連接起來，用壓板壓 緊，鉆銷孔，打入銷釘。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 24 - 1、在下模座 1 的內(nèi)型腔放入橡膠 28 和卸料板 26，凸凹模 24 裝入 下模固定板 30，保證其同軸度。壓料器 25、頂桿 27 裝在凸凹模 24 上。 2、將其凸凹模 24、下模固定板 30、壓料器 25、頂桿 27 的組合體 與下模座 1、橡膠 28、卸料板 26 的組合體安裝，用螺釘 29 固定。 3、合上沖模，使凸凹模 24 的間隙均勻，進行調(diào)整。緊固螺釘，用 壓板壓緊，鉆銷孔，打入銷釘 23。 4、安裝彈壓卸料板 3，卸料螺釘 22，彈簧 21，進行調(diào)整使彈性卸 料板與下模座平行。 3、 裝配下模 5、安裝其它零件。 1、切紙試沖4、 試沖與調(diào)整 2、裝機試沖 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 25 - 10結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計歷時三個多月，是四年來規(guī)模最大、時間最長的一次設(shè)計。此 次設(shè)計無論工作量還是涉及到的知識面都很大，需要用廣泛的知識進行綜合處理 與分析。是對畢業(yè)生這四年來的學習成果的考驗和總結(jié)，同時也讓我深深體會到 自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地 學習，不斷的充實自己。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計論文 - 26 - 參 考 文 獻 [1]李和平、吳霞.現(xiàn)代模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]. [2]胡興軍.我國模具業(yè)的發(fā)展及改進措施[J]. 世界制造技術(shù)與裝備市場 , 2005,(01). [3]趙昌盛,朱邦全. 我國模具材料的應(yīng)用發(fā)展[J]模具制造, 2004,(11). [4]李大鑫,張秀棉. 模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]模具制造, 2005,(02). [5]洪慎章.現(xiàn)代模具工業(yè)的發(fā)展趨勢及企業(yè)特征[J]. 航空制造技術(shù),2003,(06). [6]洪慎章．提高模具企業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施．中國模具信息，2007. [7]盧 險 峰 .沖