空調(diào)機墊片的沖壓成形工藝及模具設計【落料沖孔復合模沖裁含22張CAD圖+工藝工序卡片】

目 錄 1 緒 論 1 2 設計依據(jù) 原始數(shù) 據(jù) 6 3 零件沖壓加工工藝分 析 7 3 1 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝 性 7 3 2 沖裁件的精度和斷面粗糙 度 8 4 確定零件沖壓工藝方 案 9 4 1 方案比 較 9 4 2 確定方 案 9 5 排樣設計 11 5 1 導正孔 11 5 2 確定條料的寬度 11 5 3 排樣的方式 11 5 4 材料的經(jīng)濟利用 12 6 沖裁工藝力的計算 14 6 1 沖裁力 14 6 2 卸料力 推件力 和頂件力的計F卸 推 算 15 6 3 沖壓設備的選擇 16 6 4 模具壓力中心的確定 18 7 零件沖壓工藝計算 19 7 1 凸 凹模間隙值的確 定 19 7 2 凸 凹模刃口尺寸的確 定 19 結(jié)論 26 致謝 29 參考文獻 31 摘要 設計著重介紹了制件的成型工藝 及模具結(jié)構(gòu)設計 通過對制件的 工藝分析 確定了工藝方案 并設計了一套倒裝復合模具 在設計同時利 用參考資料 確定了各工作零件的尺寸 并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整 性 易更換性及模具成本 同時在模具設計內(nèi)容中融匯了沖壓模具的不同 加工方法 加工工藝及裝配工藝 對初學沖壓模具模設計者有一定的參考 價值 本設計從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的 闡述 并應用CAD進行各重要零件的設計 關(guān)鍵詞 翻邊模 復合模 Abstract The design introduced emphatically the workpiece takes shape the craft and mold structural design Through to the workpiece craft analysis has determined the craft plan And has designed set of true things compound molds Uses the reference during the design has determined each work components size And many considerations mold structure adjustment easy replacement and mold cost Meanwhile has blended together the ramming mold different processing method in the mold design content the processing craft and the assembly craft to begins studies the ramming mold mold designer to have the certain reference value This design designs from the mold to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration and carries on each important components using CAD the design Key words the turn down dims mold the compound mold 1 緒 論 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?主要原因是我國 在沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝及設備等 方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工 精度 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 據(jù)不完全統(tǒng)計 2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約 有 2 萬多家 從業(yè)人員約 50 多萬人 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭 模具企業(yè)總體上訂單充足 任務飽滿 2004 年模具產(chǎn)值 530 億元 進口模具 18 13 億 美元 出口模具 4 91 億美元 分別比 2003 年增長 18 32 4 和 45 9 進出口之比 2004 年為 3 69 1 進出口相抵后的進凈口達 13 2 億美元 為凈進口量較大的國家 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中 有一半以上是自產(chǎn)自用的 在模具企業(yè)中 產(chǎn)值 過億元的模具企業(yè)只有 20 多家 中型企業(yè)幾十家 其余都是小型企業(yè) 近年 來 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復雜 長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 專業(yè)模具廠數(shù)量 增加 能力提高較快 三資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 國企股份制改造步伐加快 等 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速 但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要 我國 尚存在以下幾方面的不足 第一 體制不順 基礎薄弱 三資 企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā) 展起了積極的推動作用 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進行之中 但總體來看 體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟 再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱 因此 行業(yè)發(fā)展還不盡如人意 特別是總體水平和高新技術(shù)方面 第二 開發(fā)能力較差 經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 水平 較低 且不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場中經(jīng)常處于被動地位 我國每個模具職工平 均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元 國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15 20 萬美元 有 的高達 25 30 萬美元 與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊 式管理 真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少 第三 工藝裝備水平低 且配套性不好 利用率低 雖然國內(nèi)許多企業(yè)采 用了先進的加工設備 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多 特別是設 備數(shù)控化率和 CAD CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多 由于體制和資金等原 因 引進設備不配套 設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍 設備利用率低的問 題長期得不到較好解決 裝備水平低 帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題 第四 專業(yè)化 標準化 商品化的程度低 協(xié)作差 由于長期以來受 大而全 小而全 影響 許多模具企業(yè)觀念落后 模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水 平低 專業(yè)化分工不細 商品化程度也低 目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具 商品模 具只占 45 左右 其馀為自產(chǎn)自用 模具企業(yè)之間協(xié)作不好 難以完成較大規(guī) 模的模具成套任務 與國際水平相比要落后許多 模具標準化水平低 標準件 使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量 成本有較大影響 對模具制造周期影響尤甚 第五 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能 質(zhì)量和品種往往會 影響模具質(zhì)量 壽命及成本 國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比 無論是質(zhì)量還是 品種規(guī)格 都有較大差距 塑料 板材 設備等性能差 也直接影響模具水平 的提高 1 1 2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展 雖然我國的模具工業(yè)和 技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展 但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大 差距 尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求 未來的十年 中國模具工業(yè) 和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面 1 模具日趨大型化 2 在模具設計制造中廣泛應用 CAD CAE CAM 技術(shù) 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4 在塑料模具中推廣應用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù) 5 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù) 7 模具的精度將越來越高 8 模具研磨拋光將自動化 智能化 9 研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機 電器 儀 器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率 低成本 高精度 高一致性和清潔環(huán)保的特 性 是其他加工制造方法所無法替代的 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡 量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 近幾年 全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面 世界 模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美國 日本 法國 瑞士等國家 年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一 國外模具總量中 大型 精密 復雜 長壽命模具的比例占到 50 以上 國外模具企業(yè)的組織形式是 大而專 大而精 2004 年中國模協(xié)在德國訪問 時 從德國工 模具行業(yè)組織 德國機械制造商聯(lián)合會 VDMA 工模具協(xié)會了 解到 德國有模具企業(yè)約 5000 家 2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元 其中 VDMA 會員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn) 值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展 國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如 模具結(jié)構(gòu)設計 模具工藝設計 高級鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技術(shù)水平比 較高 故人均產(chǎn)值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元 左右 而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15 20 萬美元 有的達到 25 30 萬美元 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70 以上 而我國才達到 45 2 設計依據(jù) 原始數(shù)據(jù) 圖 1 1 空調(diào)機墊片零件圖 空調(diào)機墊片 材料 45 號鋼 厚度 3mm 生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 3 零件沖壓加工工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性 一般情況下 對沖裁件 工藝性影響最大的是幾何形狀 尺寸和精度要求 良好的沖裁工藝性應能滿足 材料較省 工序較少 模具加工較易 壽命較高 操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等 要求 1 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性 1 沖裁件孔的最小尺寸 模具凸模的強度受沖裁件上孔的尺寸的影響 所以沖裁件上的孔不能太小 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 2 沖裁空調(diào) 機墊片時 沖孔的最小尺寸為 1 3t 0 39mm 該零件的孔遠比 0 39mm 大 所以 凸模的強度不受沖裁件上孔的尺寸的影響 2 最小孔距 孔邊距 沖裁件的孔與孔 孔與邊緣之間的距離 a 見圖 2 1 不能太小 否則模具強度不夠或使沖裁件變形 一般 a 2t 但是不得小于 3 4mm 該零件最小孔邊距 a 75 50mm 2t 6mm 因為模具強度足夠 故不用分 開沖小孔 圖 2 1 2 沖裁件的精度和斷面粗糙度 1 精度 零件圖 1 1 所示防塵墊圈零件其外形相對比較簡單 形狀規(guī) 則 適合沖裁加工 但零件尺寸公差要求較高 按 IT14 級選取 利用普通沖裁 方式可達到圖樣要求 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 3 該沖裁件內(nèi)形尺 75 0 寸公差為 0 20mm 外形尺寸公差為 0 40mm 表 2 4 孔中心距公差為 0 25 2 斷面粗糙度 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 5 材料厚度 t 3mm 得斷面粗糙度 25 m aR 4 確定零件沖壓工藝方案 該零件的外形簡單 形狀規(guī)則 材料為 45 鋼板 厚度 t 3mm 600MPa 由于生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 而且成型工藝只有沖孔和落b 料兩個工序 所以設計關(guān)鍵是設計模具工作零件的結(jié)構(gòu) 保證模具使用壽命 1 方案比較 方案一 采用單工序模 對于該零件 沖模的結(jié)構(gòu)簡單 制造周期短 價 格低 而且通用性好 比較容易在實現(xiàn)自動化 但是壓力機一次行程內(nèi)只能完 成一個工序 生產(chǎn)效率不太高 方案二 采用復合模 壓力機一次行程內(nèi)可以完成兩個或者兩個以上工序 生產(chǎn)效率高 適合大批量零件生產(chǎn) 沖件精度較高 不受送料誤差影響 內(nèi)外 形相對位置一致性好 適宜沖薄料 但是很難實現(xiàn)自動化 只能實現(xiàn)部分自動 化 而且制造復雜性和價格都比單工序模高 方案三 采用級進模 壓力機一次行程內(nèi)可以完成多個工序 生產(chǎn)效率高 沖件精度高 適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn) 容易實現(xiàn)自動化 較難保證 內(nèi)外形相對位置一致性 模具強度高 耐磨性能要好 級進模制造復雜性和價 格要比復合模低 2 確定方案 比較以上方案 決定采用復合模沖裁該零件 由于生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 而且具有操作方便 安全制造方便 維修容易等特點 模具強度較高 壽命較 長 采用側(cè)刃定距保證定位 該零件屬于小型零件 而且產(chǎn)量是大批量生產(chǎn) 從 模具的制造復雜性和價格還有生產(chǎn)效率等方面考慮 所以決定采用復合模沖裁 該零件 5 排樣設計 1 導正孔 利用中間的孔作為導正孔 2 確定條料的寬度 條料寬度的確定原則是 最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠 的搭邊值 最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進 并與導料板 之間有一定的間隙 因此 在確定條料寬度時必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采 用側(cè)壓裝置和側(cè)刃 根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進行計算 因為此級進?？紤]采用的是自動送料方式 所以設計時采用側(cè)刃裝置 和 采用側(cè)壓裝置 所以計算條料寬度時 無按以下式計算 B D 2 nb mm a0 式中 B 為條料寬度的基本尺寸 D 為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸 mm 條料下料剪切公差 mm 查 沖壓工藝與模具設計 表 2 5 3 得 0 9mm 0 5mm c B 114 2x2 5 1 mm 120 mm 09 09 3 排樣的方式 根據(jù)以上分析 排樣圖見圖 4 4 所示 圖 4 4 4 材料的經(jīng)濟利用 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中 毛坯材料費用占 60 以上 排樣的目的就在于 合理利用原材料 衡量排樣經(jīng)濟性 合理性的指標是材料的利用率 其計算公 式如下 一個進距內(nèi)的材料利用率 X100 X100 式中 F 為工件的實際面積 為所用材料面積 包括工件面積與廢料面積 A 為送料進距 B 條料寬度 得 X100 46 3 36520479 所以一個進距內(nèi)的材料利用率為 46 3 6 沖裁工藝力的計算 1 沖裁力 計算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機和設計模具 壓力機的噸位必 須大于所計算的沖裁力 以適應沖裁的要求 沖裁力的大小主要與材料力學性能 厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān) 平刃口模具沖裁時 沖裁力 F N 可按下式進行計算FKLt 式中 L 沖裁件周邊長度 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪強度 M Pa K 系數(shù) 考慮到模具刃口的磨損 模具間隙的波動 材料力學 性能的變化及材料厚度偏差等因素 一般取 K 1 3 一般情況下 材料的 為計算方便 也可用下式計算沖裁力 F N 1 3b FLt 式中 材料的抗拉強度 MPa b 此制件所需的沖裁力 由沖孔力 落料力兩部分組成 沖 查 沖壓工藝與模具設計 表 8 1 得 600 M Pab F bL321 2mm 600MPa 357 96mm 329 07mm 517 47mm 216 81kN 所以此制件所需的沖裁力 216 81kN F 2 卸料力 推件力 和頂件力的計算卸 推 當上模完成一次沖裁后 沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模 內(nèi) 模面上的材料因彈性收縮而會緊箍在凸模上 為了使沖裁工作連續(xù) 操作 方便 必須將套在凸模上的材料刮下 將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出 或向上頂出 從凸模上刮下材料所需的力 稱為卸料力 從凹模內(nèi)向下推出制 件或廢料所需的力 稱為推料力 從凹模內(nèi)向上頂出制件所需的力 稱頂件力 如圖 4 5 所示 圖 4 5 工藝力示意圖 是由壓力機和模具的卸料 推料 頂件裝置獲得的 影響這F卸 推 頂 些力的因素主要有材料的力學性能 材料厚度 模具間隙 凸 凹模表面粗糙 度 零件形狀和尺寸以及潤滑情況等 要準確計算這些力是困難的 實際生產(chǎn) 中常用下列經(jīng)驗公式計算 卸F沖卸K 推 沖推n 頂 沖頂 式中 沖裁力 k N 沖F 系數(shù) 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 20 得 K卸 推 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 0 035 0 040 K卸 推 梗塞在凹模直壁內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 n h t 查表 2 22 取n h 9 得 3 0 035 216 81kN 7 59kN卸F沖卸K 3 0 040 216 81kN 3 22kN推 沖推n 所以此制件所需的卸料力 推件力和頂件力分別為 7 59 k N 3 22kN 3 沖壓設備的選擇 1 壓力機的噸位應當?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總力 壓F總 式中 為所選壓力機的噸位 壓 為沖裁時的總力 總 沖壓力 的計算F總 總 沖 卸F推 216 81kN 7 59kN 3 22kN 227 62kN 查 冷沖壓模具設計指導書 表 8 10 得 完成該制件所需的沖壓力為 250kN 2 初步選擇壓力機 由 冷沖壓模具設計指導書 表 8 10 查得 選壓力機為開式雙柱可傾壓 力機 型號為 J23 25 其參數(shù)如表 1 1 所示 表 1 1 型號 J23 25 公稱壓力 kN 250 滑塊行程 65 滑塊行程次數(shù) 次 min 55 最大封閉高度 270 封閉高度調(diào)節(jié)量 55 滑塊中心線至床身距離 200 床身兩立柱間距離 270 前后 370工作臺尺寸 左右 560 工作臺孔尺寸 前后 200 左右 290 直徑 260 厚度 50墊板尺寸 直徑 直徑 40模柄孔尺寸 深度 60 前后滑塊底面尺寸 左右 最大傾斜角度 30 4 模具壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心 為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)的 工作 必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合 該零件壓力中心分析圖 如圖 4 6 所示 圖 4 6 壓力中心分析圖 按下列公式求壓力中心的坐標值 xoy0Lxno 21yno21 得 73 462 519806 2914 75 96 21 7 0325 6 37 xo 取整數(shù)為 437 yo 7 零件沖壓工藝計算 1 凸 凹模間隙值的確定 凸 凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量 尺寸精度 模具壽命以及沖裁力 卸料 力 推件力等有較大影響 所以必須選擇合理的間隙 沖裁間隙數(shù)值主要按制 件質(zhì)量要求 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 9 該 沖裁件為 45 鋼板 板料厚度為 3mm 故沖裁模初始雙邊間隙 0 27mm 0 33mm minzmaxz 2 凸 凹模刃口尺寸的確定 1 確定凸 凹模刃口尺寸的原則 a 落料模先確定凹模刃口尺寸 其標稱尺寸應取接近或等于制件的最小極 限尺寸 以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi) 也能沖出合格制件 凸模刃口的 標稱尺寸應比凹模小一個最小合理間隙 b 沖孔模先確定凸模刃口尺寸 其標稱尺寸應取接近或等于制件的最大極 限尺寸 以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi) 也能沖出合格的孔 凹模刃口的 標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙 c 選擇模具刃口制造公差時 要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系 既要保證 工件的精度要求 又要保證有合理的間隙值 一般沖模精度較工件精度高 2 3 級 工件尺寸公差應按 入體 原則標注為單向公差 所謂 入體 原則是指 標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注 即 落料件上偏差為零 下 偏差為負 沖孔件上偏差為零 下偏差為負 2 凸 凹模配合加工時的工作部分尺寸 對于沖裁復雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具 為了保證沖裁凸 凹模 間有一定的間隙值 其凸 凹模常采用配合加工方法 凸 凹模工作部分尺寸 計算 其落料件按凹模磨損后尺寸增大 減小和不變的規(guī)律三種 沖孔件按凸 模磨損后尺寸增大 減小和不變的規(guī)律三種 計算公式見 冷沖壓模具設計指 導書 表 2 14 第一類尺寸 落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會增大 計算公式為 x Ajmax 25 0 第二類尺寸 落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會減小 計算公式為 x Bjmin025 第三類尺寸 凹?；蛲鼓Ｄp后尺寸基本不變 計算公式為 0 5 Cjin1 式中 為零件的公差 mm 因沖裁件尺寸公差要求較高 精度按 IT11 選取 X 為磨損系數(shù) 其值在 0 5 1 之間 按表 2 13 選取 該零件精度為 IT11 故 x 0 75 1 設計凸模 凹模的刃口尺寸 沖裁該空調(diào)機墊片零件用級進模來完成 工序分為三步 所以有三對凸 凹模 三對凸 凹模都采用配合加工的方法來制造 第一對凸 凹模的圖形如圖 4 1 所示 空調(diào)機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸 圖 4 1 第一步工序為沖孔 選凸模為設計基準件 只需計算凸模刃口尺寸及制造 公差 凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做 由 冷沖壓模具設計指導書 表 2 8 查得 沖裁模初始雙邊間隙 0 270mm 0 330mm 由表 2 12 查得 尺寸為 60mm 時 0 020mm minzmaxz p 尺寸為 13 1mm 時 0 020mm 由表 2 13 查得 X 0 75 p 根據(jù)第二類尺寸 x 又工件的公差 0 1 故沖孔凸模Bjmin025 的基本尺寸計算如下 1 60 0 75x0 1 mm 60 08 mma0 025 b1 13 1 0 75x0 1 mm 13 18 mm25 沖孔凸 凹模的尺寸如圖 4 2 所示 沖孔凹模的尺寸 按凹模實際尺寸配做 沖孔凸模的尺寸 保證雙面間隙值為 0 270 0 330mm 圖 4 2 第二對凸 凹模的圖形如圖 4 3 所示 空調(diào)機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸 圖 4 3 第二步工序為沖孔 選凸模為設計基準件 只需計算凸模刃口尺寸及制造 公差 凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做 其計算同上 A2 B1 2 b1 a 2 計算凹模外形尺寸 凹模厚度 按公式 H Kb 15mm 凹模壁厚 按公式 C 1 5 2 H 30mm 式中 b 為沖裁件的最大外形尺寸 b 114mm K 為系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表 2 24 得 K 0 24 則 H Kb 0 24 114 27 36mm 但考慮到要增加凹模強度來提高模具壽命 所以凹模的厚度要適當增加 故取 30mm C 1 5 2 H 45 60mm 根據(jù)零件尺寸即可以估算凹模的外形尺寸 長度 X 寬度為 500mmX315mm 3 凸模固定板的厚度 厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 H1 0 8H 0 8X30mm 24mm 4 卸料板的厚度 厚度一般取凹模厚度的 0 8 1 0 倍 H2 0 8H 0 8X30mm 24mm 5 凸模墊板的采用和厚度 是否采用墊板 以凸模的承壓面進行計算 按以下公式計算 AF 式中 F 為沖裁力 A 為凸模的承壓面 按最小的凸模的承壓面計算 則 100 6MPa 215680N 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 39 得鑄鐵模板的 為 90 140MPa p 在 之間 為了安全起見 因此須采用墊板 墊板厚度取 8mm p 6 橡膠彈性體自由高度 根據(jù)零件材料厚度為 3mm 沖裁時凸模進入 凹模深度取 1mm 彈簧的自由高度 60mm h自 由 7 計算凸模外形尺寸 凸模形長度 L 24 21 24 1 68mm 考慮模具維修時刃磨留量 2mm 三個凸 模的長度一樣都為取 70mm 凸模長度確定后一般不需要作強度核算 8 模具總體設計 有了上述各步計算所得的數(shù)據(jù)及確定方案便可以對模具進行總體設計并畫 出草圖 如 圖 4 6 所示 從結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度 60 8 70 30 75 1 242mmH模 根據(jù)凹模的外形尺寸 確定下模板的外形尺寸為 500mmX315mm 9 模具的主要零部件的設計 本模具是采用自動送料的級進模 三個凸模用固定板固定 凹?？芍苯佑?螺釘與圓柱銷固定而且在橫向的定位上增設一個定位銷 卸料裝置采用彈性的 導向裝置采用導柱導套 定位零件用側(cè)刃定位和自動送料 用始用擋料銷作首 次定位條料 模柄用浮動模柄 10 選定設備 此模具的總沖壓力 227 62kNF總 閉合高度 242mmH模 外廓尺寸 500mmX315mm 選 J23 25 壓力機 根據(jù)所要的總沖壓力 227 62kN總F 來看 要用 250kN 的壓力機 此壓力機的主要技術(shù)參數(shù)規(guī)格為 最大沖壓力 250kN 滑塊行程 65mm 連桿調(diào)節(jié)量 55mm 最大裝模高度 270mm 工作臺尺寸 370mmX560mm 因此根據(jù)沖壓力 閉合高度 外廓尺寸等數(shù)據(jù) 所以選擇 J23 25 壓力機是合適 的 結(jié)論 畢業(yè)設計作為三年大學學習中極為重要的一部分 是衡量一個學生專業(yè)課 水平的重要標志 畢業(yè)設計是我們所學課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復 習 是一次理論聯(lián)系實踐的訓練 也是我們步入工作前的一次檢驗 就我個人而言 通過這次畢業(yè)設計 使我學習到了許多知識 對模具的設 計與制造有了極為深刻的認識 是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍 回顧一個多月的 設計生活 讓我感慨頗深 主要體會有以下幾點 1 扎實的基礎課 專業(yè)課是模具設計的基礎 由于以前所學的課程難免有些理解不深 遺忘等 而本次設計又或多或少的 用到了這些知識 從而迫使我認真扎實的學習了以前的課程 并加深了對這些 課程的理解 真正有一種溫故而知新的感覺 如機械制圖中的各種線型的特點 應用 材料力學中的應力校核 熱處理中各種材料與熱處理性能 公差配合與 測量技術(shù)中公差的正確選用 模具的加工與制造技術(shù) 塑料模具的設計與制造 步驟 模具材料的正確選用等 2 理論與實踐相結(jié)合的重要性 以前的學習中 基本上是純理論的學習 雖然有金工實習 畢業(yè)實習等實 踐的體味 但卻停留在表面上 沒有進行過真正的設計 從而使理論與實踐嚴 重脫節(jié) 而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實習 畢業(yè)實習后的一次真正的練兵 我 認真回顧了以前所見所學的塑料模知識 在腦海里反復了思考了塑料模的步驟 然后開始到圖書館查資料作設計 在作設計的過程中 我才真正感覺到眼高手 低的含義 同時也 窺一斑而知全豹 自己的學習中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無 遺 但是在老師們的幫助下以及自己的努力下 我終于克服了重重困難 使設 計得以順利的進行 通過向老師們請教 我了解到設計要面向企業(yè) 面向市場 的原則 畢業(yè)設計正是對實踐能力的一次強有力的訓練 是我們獨立工作的前 湊 將對我們以后的工作產(chǎn)生深遠的影響 3 對模具設計中的安全性 經(jīng)濟性加深了認識 在設計工作中 要不斷對安全性進行分析 從操作者的角度進行設計 在 設計中 需要考慮到模具的成本問題 經(jīng)濟效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提 成本的高 直接決定了產(chǎn)品的競爭力 故在設計中盡可能的選用標準件 4 電腦成為設計中重要的輔助工具 由于工件形狀復雜 在設計中計算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度 后經(jīng)蘇 老師指點迷津 通過 Pro E 繪圖和計算才得以解決 另外在繪零件和裝配圖時 采用電腦也更方便快捷 采用電腦處理 精度高 方便快捷 在本次設計時 要求機械繪圖 電子文檔文本 從而對 AUTOCAD 的學習有了很大的進展 對 WORD WPS 等各種文字處理工具有了更為熟練的操作 而模具 CAD 技術(shù)已成為 該行業(yè)的發(fā)展趨勢 電腦終將成為設計的必備工具 這對提高學生的綜合素質(zhì) 著極為重要的現(xiàn)在意義 5 設計態(tài)度直接決定著設計質(zhì)量 畢業(yè)設計一般時間都足夠 但足夠的時間不一定都能設計出優(yōu)秀的模具 這就除了能力水平的問題外 極為重要的一點便是態(tài)度問題 作為學生必須要 態(tài)度謙虛 工作認真 勤學好問 實事求是 才能正確對待設計 才有可能取 得設計的圓滿成功 總之 通過畢業(yè)設計使我對模具的設計與制造有了更深的認識 得到了許 多有益的啟示 這對畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響 在以后的工作中 我 將繼續(xù)保持謙虛謹慎的工作作風 揚長避短 多與人交流 提高自己的個人素 質(zhì)和技能積累經(jīng)驗 誠實守信 爭取在事業(yè)上更上一層樓 芝麻開花 節(jié)節(jié)高 致謝 時光如電 歲月如梭 三年的大學生活即將結(jié)束 而我也即將離開可敬的 老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去 在這畢業(yè)之際 作為一名工科 院校的學生 做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作 它涉及的知識非常廣泛 很多都是書上 沒有的東西 這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料 還有很多設計計 算 這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決 可以說 沒有一定的毅力和 耐心是很難完成這樣復雜的工作 在學校中 我主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設計就 相當于實戰(zhàn)前的一次總演練 畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫 起來 也使我在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 這不但提高了 我們解決問題的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的 不足 為以后的工作打下堅實的基礎 由于本人資質(zhì)有限 很多知識掌握的不是很牢固 因此在設計中難免要遇 到很多難題 在有課程設計的經(jīng)驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下 克 服了一個又一個的困難 使我的畢業(yè)設計日趨完善 畢業(yè)設計雖然很辛苦 但 是在設計中不斷思考問題 研究問題 咨詢問題 一步步提高了自己 一步步 完善了自己 同時也汲取了更完整的專業(yè)知識 鍛煉了自己獨立設計的能力 使我受益匪淺 我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定有很大的幫助 而且也鍛 煉我的吃苦耐勞的精神 讓我在這個競爭的社 8 參考文獻 1 冷沖壓模具設計指導書 王芳 主編 機械工業(yè)出版社 1999 2 沖壓工藝與模具設計 原紅玲主編 高等教育出版社 2008 3 沖壓模具圖冊 楊占堯主編 高等教育出版社 2008 端蓋沖壓成形工藝及模具設計 摘要 設計著重介紹了制件的成型工藝 及模具結(jié)構(gòu)設計 通過對制件的 工藝分析 確定了工藝方案 并設計了一套倒裝復合模具 在設計同時利 用參考資料 確定了各工作零件的尺寸 并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整 性 易更換性及模具成本 同時在模具設計內(nèi)容中融匯了沖壓模具的不同 加工方法 加工工藝及裝配工藝 對初學沖壓模具模設計者有一定的參考 價值 本設計從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的 闡述 并應用CAD進行各重要零件的設計 關(guān)鍵詞 翻邊模 復合模 Lamp screen pressing formed technology and mold design Abstract The design introduced emphatically the workpiece takes shape the craft and mold structural design Through to the workpiece craft analysis has determined the craft plan And has designed set of true things compound molds Uses the reference during the design has determined each work components size And many considerations mold structure adjustment easy replacement and mold cost Meanwhile has blended together the ramming mold different processing method in the mold design content the processing craft and the assembly craft to begins studies the ramming mold mold designer to have the certain reference value This design designs from the mold to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration and carries on each important components using CAD the design Key words the turn down dims mold the compound mold 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑 工序號 02 零件名稱 卸料板 零件號 00 10 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 號 重 量 45 鋼 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 銑床 虎鉗 游標卡尺 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉(zhuǎn) 速 切 削速 度 基 本工 時 一次 1 銑上平面 75 面銑刀 游標卡尺 0 5 2 1 200 min 800r min 一次 1 銑下平面 75 面銑刀 游標卡尺 0 5 2 1 200 min 800r min 一次 2 銑兩端面 20 立銑刀 游標卡尺 0 5 1 1 60 min1 300r mi 一次 2 銑兩端面 20 立銑刀 游標卡尺 0 5 1 1 60 300r mi min1 設 計 者 張海時 指 導 教 師 蘇光 共 頁 第 頁 零件號 零 件 名 稱 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 00 11 凸凹模 工序號 工 序 名 稱 工序內(nèi)容 車間 設備 量 具 工 時 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 備料 熱處理 刨 熱處理 磨平面 鉗工劃線 加工螺釘孔 安裝孔 加工中心 熱處理 磨平面 鉗工精修 鋸床下料 120 150 退火 刨六面 互為直角 留單邊余量 0 5 調(diào)質(zhì) 磨 6 面 互為垂直 留單邊余量 0 1 劃出個孔的位置線 安劃線位置加工螺釘孔和銷孔 并攻螺紋 按編制程序銑削主要成型部位 包括沖裁 凸模 落料凹模 按熱處理工藝 淬火回火達到 58 62HRC 按圖紙要求 鉗工精修拋 全面達到設計 下料車間 熱處理車間 模具車間 熱處理車間 模具車間 模具車間 模具車間 熱處理車間 模具車間 模具車間 模具車間 鋸床 刨床 磨床 銑床 熱處理爐 磨床 線切割 鋼尺 硬度測量儀 游標卡尺 游標卡尺 游標卡尺 硬度測量儀 0 5 2 10 5 2 2 5 12 2 2 2 編制 張海時 校對 蘇光 審核 批準 目 錄 1 緒 論 1 2 設計依據(jù) 原始數(shù) 據(jù) 6 3 零件沖壓加工工藝分 析 7 3 1 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝 性 7 3 2 沖裁件的精度和斷面粗糙 度 8 4 確定零件沖壓工藝方 案 9 4 1 方案比 較 9 4 2 確定方 案 9 5 排樣設計 11 5 1 導正孔 11 5 2 確定條料的寬度 11 5 3 排樣的方式 11 5 4 材料的經(jīng)濟利用 12 6 沖裁工藝力的計算 14 6 1 沖裁力 14 6 2 卸料力 推件力 和頂件力的計F卸 推 算 15 6 3 沖壓設備的選擇 16 6 4 模具壓力中心的確定 18 7 零件沖壓工藝計算 19 7 1 凸 凹模間隙值的確 定 19 7 2 凸 凹模刃口尺寸的確 定 19 結(jié)論 26 致謝 29 參考文獻 31 1 摘要 設計著重介紹了制件的成型工藝 及模具結(jié)構(gòu)設計 通過對制 件的工藝分析 確定了工藝方案 并設計了一套倒裝復合模具 在設計 同時利用參考資料 確定了各工作零件的尺寸 并較多的考慮了模具結(jié) 構(gòu)的調(diào)整性 易更換性及模具成本 同時在模具設計內(nèi)容中融匯了沖壓 模具的不同加工方法 加工工藝及裝配工藝 對初學沖壓模具模設計者 有一定的參考價值 本設計從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工 藝等進行詳細的闡述 并應用CAD進行各重要零件的設計 關(guān)鍵詞 翻邊模 復合模 2 Abstract The design introduced emphatically the workpiece takes shape the craft and mold structural design Through to the workpiece craft analysis has determined the craft plan And has designed set of true things compound molds Uses the reference during the design has determined each work components size And many considerations mold structure adjustment easy replacement and mold cost Meanwhile has blended together the ramming mold different processing method in the mold design content the processing craft and the assembly craft to begins studies the ramming mold mold designer to have the certain reference value This design designs from the mold to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration and carries on each important components using CAD the design Key words the turn down dims mold the compound mold 3 1 緒 論 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?主要原因是 我國在沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝 及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 據(jù)不完全統(tǒng)計 2003 年我國模具生產(chǎn)廠點 約有 2 萬多家 從業(yè)人員約 50 多萬人 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢 頭 模具企業(yè)總體上訂單充足 任務飽滿 2004 年模具產(chǎn)值 530 億元 進 口模具 18 13 億 美元 出口模具 4 91 億美元 分別比 2003 年增長 18 32 4 和 45 9 進出口之比 2004 年為 3 69 1 進出口相抵后的進凈 口達 13 2 億美元 為凈進口量較大的國家 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中 有一半以上是自產(chǎn)自用的 在模具企業(yè)中 產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家 中型企業(yè)幾十家 其余都是小型企業(yè) 近年來 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復雜 長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 專業(yè)模具廠數(shù)量增加 能力提高較快 三資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 國企 4 股份制改造步伐加快等 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速 但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要 我國尚存在以下幾方面的不足 第一 體制不順 基礎薄弱 三資 企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè) 的發(fā)展起了積極的推動作用 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進 行之中 但總體來看 體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟 再加上國內(nèi)模具工 業(yè)基礎薄弱 因此 行業(yè)發(fā)展還不盡如人意 特別是總體水平和高新技術(shù) 方面 第二 開發(fā)能力較差 經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 水平較低 且不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場中經(jīng)常處于被動地位 我國每個模 具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元 國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15 20 萬美元 有的高達 25 30 萬美元 與之相對的是我國相當一部分模 具企業(yè)還沿用過去作坊式管理 真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少 第三 工藝裝備水平低 且配套性不好 利用率低 雖然國內(nèi)許多企 業(yè)采用了先進的加工設備 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多 特別是設備數(shù)控化率和 CAD CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多 由于體 制和資金等原因 引進設備不配套 設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍 設備利用率低的問題長期得不到較好解決 裝備水平低 帶來中國模具企 業(yè)鉗工比例過高等問題 5 第四 專業(yè)化 標準化 商品化的程度低 協(xié)作差 由于長期以來 受 大而全 小而全 影響 許多模具企業(yè)觀念落后 模具企業(yè)專業(yè)化 生產(chǎn)水平低 專業(yè)化分工不細 商品化程度也低 目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模 具 商品模具只占 45 左右 其馀為自產(chǎn)自用 模具企業(yè)之間協(xié)作不好 難 以完成較大規(guī)模的模具成套任務 與國際水平相比要落后許多 模具標準 化水平低 標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量 成本有較大影響 對模具 制造周期影響尤甚 第五 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能 質(zhì)量和品種往 往會影響模具質(zhì)量 壽命及成本 國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比 無論是 質(zhì)量還是品種規(guī)格 都有較大差距 塑料 板材 設備等性能差 也直接 影響模具水平的提高 1 1 2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展 雖然我國的模具工 業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展 但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍 存在較大差距 尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求 未來的十年 中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面 1 模具日趨大型化 2 在模具設計制造中廣泛應用 CAD CAE CAM 技術(shù) 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 6 4 在塑料模具中推廣應用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型和高壓注射成型 技術(shù) 5 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù) 7 模具的精度將越來越高 8 模具研磨拋光將自動化 智能化 9 研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機 電器 儀器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具 成型 用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率 低成本 高精度 高一致性和清 潔環(huán)保的特性 是其他加工制造方法所無法替代的 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的 高低 已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 并在很大程度上 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 近幾年 全球模具市場呈 現(xiàn)供不應求的局面 世界模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美 國 日本 法國 瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分 之一 7 國外模具總量中 大型 精密 復雜 長壽命模具的比例占到 50 以上 國外模具企業(yè)的組織形式是 大而專 大而精 2004 年中國模協(xié)在德國 訪問時 從德國工 模具行業(yè)組織 德國機械制造商聯(lián)合會 VDMA 工模 具協(xié)會了解到 德國有模具企業(yè)約 5000 家 2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億 歐元 其中 VDMA 會員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值 就占德國模具產(chǎn)值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展 國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人 才如模具結(jié)構(gòu)設計 模具工藝設計 高級鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技 術(shù)水平比較高 故人均產(chǎn)值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值 約合 1 萬美元左右 而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15 20 萬美元 有的達 到 25 30 萬美元 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70 以上 而我 國才達到 45 8 2 設計依據(jù) 原始數(shù)據(jù) 圖 1 1 空調(diào)機墊片零件圖 空調(diào)機墊片 材料 45 號鋼 厚度 3mm 生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 9 3 零件沖壓加工工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性 一般情況下 對沖 裁件工藝性影響最大的是幾何形狀 尺寸和精度要求 良好的沖裁工藝性 應能滿足材料較省 工序較少 模具加工較易 壽命較高 操作方便及產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定等要求 1 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性 1 沖裁件孔的最小尺寸 模具凸模的強度受沖裁件上孔的尺寸的 影響 所以沖裁件上的孔不能太小 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 2 沖裁空調(diào)機墊片時 沖孔的最小尺寸為 1 3t 0 39mm 該零件的孔遠比 0 39mm 大 所以凸模的強度不受沖裁件上孔的尺寸的影響 2 最小孔距 孔邊距 沖裁件的孔與孔 孔與邊緣之間的距離 a 見圖 2 1 不能太小 否則模具強度不夠或使沖裁件變形 一般 a 2t 但是不得 小于 3 4mm 該零件最小孔邊距 a 75 50mm 2t 6mm 因為模具強度足夠 故不用分開沖小孔 75 0 10 圖 2 1 2 沖裁件的精度和斷面粗糙度 1 精度 零件圖 1 1 所示防塵墊圈零件其外形相對比較簡單 形 狀規(guī)則 適合沖裁加工 但零件尺寸公差要求較高 按 IT14 級選取 利用 普通沖裁方式可達到圖樣要求 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 3 該沖 裁件內(nèi)形尺寸公差為 0 20mm 外形尺寸公差為 0 40mm 表 2 4 孔中心距 公差為 0 25 2 斷面粗糙度 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 5 材料厚度 t 3mm 得斷面粗糙度 25 m aR 11 4 確定零件沖壓工藝方案 該零件的外形簡單 形狀規(guī)則 材料為 45 鋼板 厚度 t 3mm 600MPa 由于生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 而且成型工藝只有沖孔b 和落料兩個工序 所以設計關(guān)鍵是設計模具工作零件的結(jié)構(gòu) 保證模具使 用壽命 1 方案比較 方案一 采用單工序模 對于該零件 沖模的結(jié)構(gòu)簡單 制造周期短 價格低 而且通用性好 比較容易在實現(xiàn)自動化 但是壓力機一次行程內(nèi) 只能完成一個工序 生產(chǎn)效率不太高 方案二 采用復合模 壓力機一次行程內(nèi)可以完成兩個或者兩個以上 工序 生產(chǎn)效率高 適合大批量零件生產(chǎn) 沖件精度較高 不受送料誤差 影響 內(nèi)外形相對位置一致性好 適宜沖薄料 但是很難實現(xiàn)自動化 只 能實現(xiàn)部分自動化 而且制造復雜性和價格都比單工序模高 方案三 采用級進模 壓力機一次行程內(nèi)可以完成多個工序 生產(chǎn)效 率高 沖件精度高 適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn) 容易實現(xiàn)自動化 較難保證內(nèi)外形相對位置一致性 模具強度高 耐磨性能要好 級進模制 造復雜性和價格要比復合模低 2 確定方案 比較以上方案 決定采用復合模沖裁該零件 由于生產(chǎn)批量為大批量 12 生產(chǎn) 而且具有操作方便 安全制造方便 維修容易等特點 模具強度較 高 壽命較長 采用側(cè)刃定距保證定位 該零件屬于小型零件 而且產(chǎn)量是 大批量生產(chǎn) 從模具的制造復雜性和價格還有生產(chǎn)效率等方面考慮 所以 決定采用復合模沖裁該零件 13 5 排樣設計 1 導正孔 利用中間的孔作為導正孔 2 確定條料的寬度 條料寬度的確定原則是 最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠 的搭邊值 最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進 并與導 料板之間有一定的間隙 因此 在確定條料寬度時必須考慮到模具的結(jié)構(gòu) 中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃 根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進行計算 因為此級進?？紤]采用的是自動送料方式 所以設計時采用側(cè)刃裝置 和采用側(cè)壓裝置 所以計算條料寬度時 無按以下式計算 B D 2 nb mm a0 式中 B 為條料寬度的基本尺寸 D 為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸 mm 條料下料剪切公差 mm 查 沖壓工藝與模具設計 表 2 5 3 得 0 9mm 0 5mm c B 114 2x2 5 1 mm 120 mm 09 09 3 排樣的方式 根據(jù)以上分析 排樣圖見圖 4 4 所示 14 圖 4 4 4 材料的經(jīng)濟利用 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中 毛坯材料費用占 60 以上 排樣的目的就在 于合理利用原材料 衡量排樣經(jīng)濟性 合理性的指標是材料的利用率 其 計算公式如下 一個進距內(nèi)的材料利用率 X100 X100 15 式中 F 為工件的實際面積 為所用材料面積 包括工件面積與廢料面積 A 為送料進距 B 條料寬度 得 X100 46 3 36520479 所以一個進距內(nèi)的材料利用率為 46 3 16 6 沖裁工藝力的計算 1 沖裁力 計算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機和設計模具 壓力機的噸 位必須大于所計算的沖裁力 以適應沖裁的要求 沖裁力的大小主要與材料力學性能 厚度及沖裁件分離的輪廓長度有 關(guān) 平刃口模具沖裁時 沖裁力 F N 可按下式進行計算FKLt 式中 L 沖裁件周邊長度 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪強度 M Pa K 系數(shù) 考慮到模具刃口的磨損 模具間隙的波動 材料 力學性能的變化及材料厚度偏差等因素 一般取 K 1 3 一般情況下 材料的 為計算方便 也可用下式計算沖裁力1 3b F N bLt 式中 材料的抗拉強度 MPa b 此制件所需的沖裁力 由沖孔力 落料力兩部分組成 沖 查 沖壓工藝與模具設計 表 8 1 得 600 M Pab F bL321 2mm 600MPa 357 96mm 329 07mm 517 47mm 216 81kN 所以此制件所需的沖裁力 216 81kN F 17 2 卸料力 推件力 和頂件力的計算F卸 推 當上模完成一次沖裁后 沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在 凹模內(nèi) 模面上的材料因彈性收縮而會緊箍在凸模上 為了使沖裁工作連 續(xù) 操作方便 必須將套在凸模上的材料刮下 將梗塞在凹模內(nèi)的制件或 廢料向下推出或向上頂出 從凸模上刮下材料所需的力 稱為卸料力 從 凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力 稱為推料力 從凹模內(nèi)向上頂出制 件所需的力 稱頂件力 如圖 4 5 所示 圖 4 5 工藝力示意圖 是由壓力機和模具的卸料 推料 頂件裝置獲得的 影F卸 推 頂 響這些力的因素主要有材料的力學性能 材料厚度 模具間隙 凸 凹模 表面粗糙度 零件形狀和尺寸以及潤滑情況等 要準確計算這些力是困難 的 實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算 卸F沖卸K 推 沖推n 頂 沖頂 式中 沖裁力 k N 沖F 系數(shù) 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 20 得 K卸 推 18 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 0 035 0 040 K卸 推 梗塞在凹模直壁內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 n h t 查表 2 22 取n h 9 得 3 0 035 216 81kN 7 59kN卸F沖卸K 3 0 040 216 81kN 3 22kN推 沖推n 所以此制件所需的卸料力 推件力和頂件力分別為 7 59 k N 3 22kN 3 沖壓設備的選擇 1 壓力機的噸位應當?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總力 壓F總 式中 為所選壓力機的噸位 壓 為沖裁時的總力 總 沖壓力 的計算總 總F沖 卸 推F 216 81kN 7 59kN 3 22kN 227 62kN 查 冷沖壓模具設計指導書 表 8 10 得 完成該制件所需的沖壓力 為 250kN 2 初步選擇壓力機 由 冷沖壓模具設計指導書 表 8 10 查得 選壓力機為開式雙柱可 傾壓力機 型號為 J23 25 其參數(shù)如表 1 1 所示 19 表 1 1 型號 J23 25 公稱壓力 kN 250 滑塊行程 65 滑塊行程次數(shù) 次 min 55 最大封閉高度 270 封閉高度調(diào)節(jié)量 55 滑塊中心線至床身距離 200 床身兩立柱間距離 270 前后 370工作臺尺寸 左右 560 前后 200 左右 290 工作臺孔尺寸 直徑 260 厚度 50墊板尺寸 直徑 直徑 40模柄孔尺寸 深度 60 前后滑塊底面尺寸 左右 最大傾斜角度 30 20 4 模具壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心 為了保證壓力機和沖模正常平 穩(wěn)的工作 必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合 該零件壓力中 心分析圖如圖 4 6 所示 圖 4 6 壓力中心分析圖 按下列公式求壓力中心的坐標值 xoy0Lxno 21yno21 得 73 462 519806 2914 75 96 1 7 0325 6 37 xo 21 取整數(shù)為 437 0 yo 7 零件沖壓工藝計算 1 凸 凹模間隙值的確定 凸 凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量 尺寸精度 模具壽命以及沖裁力 卸料力 推件力等有較大影響 所以必須選擇合理的間隙 沖裁間隙數(shù)值 主要按制件質(zhì)量要求 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 9 該沖裁件為 45 鋼板 板料厚度為 3mm 故沖裁模初始雙邊間隙 0 27mm 0 33mm minzmaxz 2 凸 凹模刃口尺寸的確定 1 確定凸 凹模刃口尺寸的原則 a 落料模先確定凹模刃口尺寸 其標稱尺寸應取接近或等于制件的最 小極限尺寸 以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi) 也能沖出合格制件 凸 模刃口的標稱尺寸應比凹模小一個最小合理間隙 b 沖孔模先確定凸模刃口尺寸 其標稱尺寸應取接近或等于制件的最 大極限尺寸 以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi) 也能沖出合格的孔 凹 模刃口的標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙 c 選擇模具刃口制造公差時 要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系 既要 保證工件的精度要求 又要保證有合理的間隙值 一般沖模精度較工件精 度高 2 3 級 工件尺寸公差應按 入體 原則標注為單向公差 所謂 入 體 原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注 即 落料 22 件上偏差為零 下偏差為負 沖孔件上偏差為零 下偏差為負 2 凸 凹模配合加工時的工作部分尺寸 對于沖裁復雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具 為了保證沖裁凸 凹模間有一定的間隙值 其凸 凹模常采用配合加工方法 凸 凹模工作 部分尺寸計算 其落料件按凹模磨損后尺寸增大 減小和不變的規(guī)律三種 沖孔件按凸模磨損后尺寸增大 減小和不變的規(guī)律三種 計算公式見 冷 沖壓模具設計指導書 表 2 14 第一類尺寸 落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會增大 計算公式為 x Ajmax 25 0 第二類尺寸 落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會減小 計算公式為 x Bjin025 第三類尺寸 凹?；蛲鼓Ｄp后尺寸基本不變 計算公式為 0 5 Cjmin1 式中 為零件的公差 mm 因沖裁件尺寸公差要求較高 精度按 IT11 選取 X 為磨損系數(shù) 其值在 0 5 1 之間 按表 2 13 選取 該零件 精度為 IT11 故 x 0 75 1 設計凸模 凹模的刃口尺寸 沖裁該空調(diào)機墊片零件用級進模來完成 工序分為三步 所以有三對 凸 凹模 三對凸 凹模都采用配合加工的方法來制造 第一對凸 凹模的圖形如圖 4 1 所示 空調(diào)機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸 圖 4 1 23 第一步工序為沖孔 選凸模為設計基準件 只需計算凸模刃口尺寸及 制造公差 凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做 由 冷沖壓模具設計指導書 表 2 8 查得 沖裁模初始雙邊間隙 0 270mm 0 330mm 由表 2 12 查得 尺寸為 60mm 時 minzmaxz 0 020mm 尺寸為 13 1mm 時 0 020mm 由表 2 13 查得 p p X 0 75 根據(jù)第二類尺寸 x 又工件的公差 0 1 故沖孔Bjmin025 凸模的基本尺寸計算如下 1 60 0 75x0 1 mm 60 08 mma025 025 b1 13 1 0 75x0 1 mm 13 18 mm 沖孔凸 凹模的尺寸如圖 4 2 所示 沖孔凹模的尺寸 按凹模實際尺寸配做 沖孔凸模的尺寸 24 保證雙面間隙值為 0 270 0 330mm 圖 4 2 第二對凸 凹模的圖形如圖 4 3 所示 空調(diào)機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸 圖 4 3 第二步工序為沖孔 選凸模為設計基準件 只需計算凸模刃口尺寸及 制造公差 凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做 其計算同上 A2 B1 2 b1 a 2 計算凹模外形尺寸 凹模厚度 按公式 H Kb 15mm 凹模壁厚 按公式 C 1 5 2 H 30mm 式中 b 為沖裁件的最大外形尺寸 b 114mm K 為系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表 2 24 得 K 0 24 25 則 H Kb 0 24 114 27 36mm 但考慮到要增加凹模強度來提高模具壽命 所以凹模的厚度要適當增加 故取 30mm C 1 5 2 H 45 60mm 根據(jù)零件尺寸即可以估算凹模的外形尺寸 長度 X 寬度為 500mmX315mm 3 凸模固定板的厚度 厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 H1 0 8H 0 8X30mm 24mm 4 卸料板的厚度 厚度一般取凹模厚度的 0 8 1 0 倍 H2 0 8H 0 8X30mm 24mm 5 凸模墊板的采用和厚度 是否采用墊板 以凸模的承壓面進行 計算 按以下公式計算 AF 式中 F 為沖裁力 A 為凸模的承壓面 按最小的凸模的承壓面計算 則 100 6MPa 215680N 查 冷沖壓模具設計指導書 表 2 39 得鑄鐵模板的 為 90 140MPa p 在 之間 為了安全起見 因此須采用墊板 墊板厚度取 8mm p 6 橡膠彈性體自由高度 根據(jù)零件材料厚度為 3mm 沖裁時凸模 進入凹模深度取 1mm 彈簧的自由高度 60mm h自 由 7 計算凸模外形尺寸 26 凸模形長度 L 24 21 24 1 68mm 考慮模具維修時刃磨留量 2mm 三 個凸模的長度一樣都為取 70mm 凸模長度確定后一般不需要作強度核算 8 模具總體設計 有了上述各步計算所得的數(shù)據(jù)及確定方案便可以對模具進行總體設計 并畫出草圖 如 圖 4 6 所示 從結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度 60 8 70 30 75 1 242mmH模 根據(jù)凹模的外形尺寸 確定下模板的外形尺寸為 500mmX315mm 9 模具的主要零部件的設計 本模具是采用自動送料的級進模 三個凸模用固定板固定 凹模可直 接用螺釘與圓柱銷固定而且在橫向的定位上增設一個定位銷 卸料裝置采 用彈性的 導向裝置采用導柱導套 定位零件用側(cè)刃定位和自動送料 用 始用擋料銷作首次定位條料 模柄用浮動模柄 10 選定設備 此模具的總沖壓力 227 62kNF總 閉合高度 242mmH模 外廓尺寸 500mmX315mm 選 J23 25 壓力機 根據(jù)所要的總沖壓力 227 62kN總F 來看 要用 250kN 的壓力機 此壓力機的主要技術(shù)參數(shù)規(guī)格為 最大沖壓力 250kN 滑塊行程 65mm 連桿調(diào)節(jié)量 55mm 最大裝模高度 270mm 27 工作臺尺寸 370mmX560mm 因此根據(jù)沖壓力 閉合高度 外廓尺寸等數(shù)據(jù) 所以選擇 J23 25 壓力機是 合適的 結(jié)論 畢業(yè)設計作為三年大學學習中極為重要的一部分 是衡量一個學生專 業(yè)課水平的重要標志 畢業(yè)設計是我們所學課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合 性的總復習 是一次理論聯(lián)系實踐的訓練 也是我們步入工作前的一次檢 驗 就我個人而言 通過這次畢業(yè)設計 使我學習到了許多知識 對模具 的設計與制造有了極為深刻的認識 是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍 回顧一 個多月的設計生活 讓我感慨頗深 主要體會有以下幾點 28 1 扎實的基礎課 專業(yè)課是模具設計的基礎 由于以前所學的課程難免有些理解不深 遺忘等 而本次設計又或多或 少的用到了這些知識 從而迫使我認真扎實的學習了以前的課程 并加深 了對這些課程的理解 真正有一種溫故而知新的感覺 如機械制圖中的各 種線型的特點應用 材料力學中的應力校核 熱處理中各種材料與熱處理 性能 公差配合與測量技術(shù)中公差的正確選用 模具的加工與制造技術(shù) 塑料模具的設計與制造步驟 模具材料的正確選用等 2 理論與實踐相結(jié)合的重要性 以前的學習中 基本上是純理論的學習 雖然有金工實習 畢業(yè)實習 等實踐的體味 但卻停留在表面上 沒有進行過真正的設計 從而使理論 與實踐嚴重脫節(jié) 而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實習 畢業(yè)實習后的一次真 正的練兵 我認真回顧了以前所見所學的塑料模知識 在腦海里反復了思 考了塑料模的步驟 然后開始到圖書館查資料作設計 在作設計的過程中 我才真正感覺到眼高手低的含義 同時也 窺一斑而知全豹 自己的學習 中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺 但是在老師們的幫助下以及自己的努力下 我終于克服了重重困難 使設計得以順利的進行 通過向老師們請教 我 了解到設計要面向企業(yè) 面向市場的原則 畢業(yè)設計正是對實踐能力的一 次強有力的訓練 是我們獨立工作的前湊 將對我們以后的工作產(chǎn)生深遠 的影響 3 對模具設計中的安全性 經(jīng)濟性加深了認識 29 在設計工作中 要不斷對安全性進行分析 從操作者的角度進行設計 在設計中 需要考慮到模具的成本問題 經(jīng)濟效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提 成 本的高直接決定了產(chǎn)品的競爭力 故在設計中盡可能的選用標準件 4 電腦成為設計中重要的輔助工具 由于工件形狀復雜 在設計中計算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度 后 經(jīng)蘇老師指點迷津 通過 Pro E 繪圖和計算才得以解決 另外在繪零件和 裝配圖時采用電腦也更方便快捷 采用電腦處理 精度高 方便快捷 在 本次設計時 要求機械繪圖 電子文檔文本 從而對 AUTOCAD 的學習有了 很大的進展 對 WORD WPS 等各種文字處理工具有了更為熟練的操作 而 模具 CAD 技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢 電腦終將成為設計的必備工具 這對提高學生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義 5 設計態(tài)度直接決定著設計質(zhì)量 畢業(yè)設計一般時間都足夠 但足夠的時間不一定都能設計出優(yōu)秀的模 具 這就除了能力水平的問題外 極為重要的一點便是態(tài)度問題 作為學 生必須要態(tài)度謙虛 工作認真 勤學好問 實事求是 才能正確對待設計 才有可能取得設計的圓滿成功 總之 通過畢業(yè)設計使我對模具的設計與制造有了更深的認識 得到 了許多有益的啟示 這對畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響 在以后的工 作中 我將繼續(xù)保持謙虛謹慎的工作作風 揚長避短 多與人交流 提高 自己的個人素質(zhì)和技能積累經(jīng)驗 誠實守信 爭取在事業(yè)上更上一層樓 30 芝麻開花 節(jié)節(jié)高 致謝 時光如電 歲月如梭 三年的大學生活即將結(jié)束 而我也即將離開可 敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去 在這畢業(yè)之際 作為 一名工科院校的學生 做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作 它涉及的知識非常廣泛 很多都是 書上沒有的東西 這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料 還有很 多設計計算 這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決 可以說 沒有 一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作 31 在學校中 我主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設 計就相當于實戰(zhàn)前的一次總演練 畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系 統(tǒng)的連貫起來 也使我在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 這不但提高了我們解決問題的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌 補我們實踐經(jīng)驗的不足 為以后的工作打下堅實的基礎 由于本人資質(zhì)有限 很多知識掌握的不是很牢固 因此在設計中難免 要遇到很多難題 在有課程設計的經(jīng)驗及老師的不時指導和同學的熱心幫 助下 克服了一個又一個的困難 使我的畢業(yè)設計日趨完善 畢業(yè)設計雖 然很辛苦 但是在設計中不斷思考問題 研究問題 咨詢問題 一步步提 高了自己 一步步完善了自己 同時也汲取了更完整的專業(yè)知識 鍛煉了 自己獨立設計的能力 使我受益匪淺 我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一 定有很大的幫助 而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神 讓我在這個競爭的社 32 8 參考文獻 1 冷沖壓模具設計指導書 王芳 主編 機械工業(yè)出版社 1999 2 沖壓工藝與模具設計 原紅玲主編 高等教育出版社 2008 3 沖壓模具圖冊 楊占堯主編 高等教育出版社 2008