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浙江紡織服裝職業(yè)技術學院
畢 業(yè) 論 文
隔板模具設計
題 目
院機電與信息工程分院
系
模具設計與制造
專 業(yè)
劉建峰
姓 名
陳樂平
指導教師
2007年5月 1 日
目 錄
第一部分：前言…………………………………………………(3)
第二部分：設計過程……………………………………………………(5)
① 沖壓工藝分析……………………………………………(5)
② 沖壓工藝方案確認……………………………………(5)
③ 主要設計計算……………………………………………(6)
④模具總體設計……………………………………………(14)
⑤主要零件設計……………………………………………(15)
⑥模具總裝圖………………………………………………(21)
⑦沖壓設備選定……………………………………………(23)
⑧模具零件加工工藝……………………………………(25)
⑨模具裝配…………………………………………………(27)
第三部分：設計總結…………………………………………………(28)
第四部分：參考資料……………………………………………………(29)
第一部分：前言
一、前言
大學五年的大專學習生活即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用的模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。
在完成大學五年的課程學習和課程、生產實習，我熟練的掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的了解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，在將近兩個月的設計過程中，我對模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作方面的知識，而對于模具制造工藝更是實現了新的突破。在指導老師的協(xié)助下同時在圖書館查閱了許多資料和一些典型實例，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。在設計中，與同學進行充分討論，盡最大努力做好本次畢業(yè)設計。
在設計過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完美的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，懇請各位老師指正。
零件圖
工件名稱：隔板
工件簡圖：如上圖
生產批量：中批量
材 料：Q235
材料厚度：2mm
第二部分：設計過程
一、沖壓件工藝性分析：
此工件沖槽、沖孔、落料三個工序。 材料為Q235鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構相對簡單，有一個長60mm，寬6 mm的槽和1個φ40mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為10mm(槽與φ80mm外圓之間的壁厚)。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。
二、沖壓工藝方案的確定：
該工件包括沖槽沖孔落料、三個基本工序，可有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔-沖槽。采用單工序模生產。
方案二：落料-沖孔-沖槽復合沖壓。采用復合模生產。
方案三：沖槽-沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產。
方案一模具結構簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產效率低，難以滿足中批量生產要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產效率都較高，但模具制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案三為佳。 ????
三、主要設計計算
（1）、排樣方式的確定及其計算：
設計級進模，首先要設計條料排樣圖。隔板的形狀具有圓形的特點，直排時材料利用率較高，應采用直排，如圖下圖所示的排樣方法。條料寬度83mm，步距離為81.2mm，一個步距的材料利用率為78%。工件排樣根據落料工序設計，考慮操作方便及模具結構簡單，故采用單排排樣設計，采用手工送料，采用導料板導料、擋料銷擋料。由表2—10（見沖模工藝與模具設計一書）查得 ，
那么：條料的寬度：B=80+2a1=83mm
條料的步距：S=80+a=81.2mm
導料板的導料尺寸:=B+=83+1=84mm(采用無側壓裝置,條料與導料板間間隙=1
沖裁單件材料的利用率計算：
排樣圖如下所示：
（2）、沖壓力的計算：
①、落料力的計算：
(K=1.3) ；
—落料力（N）；
L —工件外輪廓周長 L=；
t —材料厚度 t=2mm；
—材料抗剪強度（MPa）由書（見沖模具設計應用實例一書）附錄查得=305Mpa;
落料力則為：
②、沖槽、沖孔力的計算：
L1—工件內輪廓周長
L1=120+12=132mm
=1.3×132×2×305=104.68KN
③、
L2—工件內輪廓周長
L2=；
=1.3×113.6×2×305=90.08KN
即沖裁力為: =++=199.04+104.68+90.08=393.8 KN
④、卸料力的計算：
—卸料力因數，由表2-15（見沖模具設計應用實例一書）查得=0.06
⑤、推件力的計算：
—推件力因數
由表2—15（見沖模具設計應用實例一書）
查得=0.05
n=h/t，n=8/2=4
=4×0.05×393.8=78.76KN
⑥、總沖壓力的計算：
故總的沖壓力為
=199.04+104.68+90.08+23.63+78.76=510.79KN(彈性卸料,下出件)
故擬選定J-23-65開式雙柱可傾壓力機
(3)壓力中心的確定及相關計算：
計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如下圖所示。在圖中將xoy坐標系建立在圖示的對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L3共3組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標（122.8，0）。
由己上計算結果可以看出,該件的沖裁力比較大,壓力中心偏移坐標原點的距離也比較大,為了便于模具有加工和裝配模具中心仍選在坐標原點O. 選用適當的沖床, C點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內，滿足要求。
壓力中心數據表
基本要素長度L/mm
各基本要素壓力中心的坐標值
X
Y
L1=251.2
0
0
L2=132
81.2
0
L3=125.6
81.2
0
合計257.6
122.8
0
（4）工作零件刃口尺寸計算:
在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算，具體計算如下
對工件未注公差可按IT14計算，也可由書附錄查得各尺寸的未注公差。
根據表2—10（見沖模具設計應用實例一書）查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。
1）、落料刃口尺寸計算：
的凸凹模的制造公差由表2—12（見沖模具設計應用實例一書）查得 ， 。
由于 ， 故采用凸模與凹模 分開加工方法，因數由表 2—13（見沖模具設計應用實例一書）查得X=0.5，則：
其工作部分結構尺寸如圖所示：
2）、沖槽刃口尺寸計算:
a=,b=的槽凸凹模的制造公差由表2—12（見沖模具設計應用實例一書）查得和，,由于和,故采用凸模與凹模配合加工方法，因數由表 2—13（見沖模具設計應用實例一書）查得X=0.5和X=0.75，則：
,按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.12mm。
3）、沖孔刃口尺寸計算：
的凸凹模的制造公差由表2—12（見沖模具設計應用實例一書）查得，.
由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，因數由表 2—13（見沖模具設計應用實例一書）查得X=0.5 ，則：
,其工作部分結構尺寸如圖所示：
5）、卸料橡膠的設計：
卸料橡膠的設計計算見如下。選用的四塊橡膠板的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具的正常工作。
卸料板工作行程,為凸模凹進卸料板的高度1mm, 為凸模沖裁后進入凹模的深度2mm。
橡膠的工作行程，為凸模修磨量取5mm。
橡膠的自由高度，H取 的25%。
橡膠的預壓縮量,一般。
每個橡膠承受的載荷,選用四個圓筒形橡膠。
橡膠的外徑,d為圓筒形橡膠的內徑，取d=12mm，p為0.5MP。
校核橡膠的自由高度，滿足要求。
橡膠的安裝高度。
四、模具總體設計:
1）模具類型的選擇
???? 由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進
模。
2）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板，無側壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。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。
3）卸料、出件方式的選擇
因為工件料厚為2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采
用彈性卸料。又因為是級進模生產，所以采用下出件比較便于操
作與提高生產效率。
4）導向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該級進模采用中
間導柱的導向方式。
五、主要零部件設計：
（1）工作零件的結構設計
① 落料凸模
結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切割機床加工，2個M12螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其總長L可按公式計算：
L=40+18+2+29=89mm
L-凸模長度
-凸模固定板厚度
-卸料板厚度
t-材料厚度
h-增加長度。它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.5-1mm）,凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般
取10-20mm。
具體結構如下：
② 沖孔凸模
因為所沖的孔為方形與圓形，而且都不屬于需要特別保 護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。沖φ40mm孔的凸模結構如下圖：
③凹模
凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加 工，安排凹模在模架上的位置時，要依據計算壓力中心的數據，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式計算：
凹模厚度 H=kb=0.3×83mm=24.9mm（查表得k=0.3）
凹模壁厚 c=（1.5～2）H=37.35mm～49.8mm
取凹模厚度H=50mm，凹模壁厚c=45mm，
凹模寬度B=b+2c=（83+2×45）mm=173mm
凹模長度L取360 mm（送料方向）
凹模輪廓尺寸為360mm×173mm×50mm，結構如下圖:
（2）定位零件的設計
落料凸模下部設置一個導正銷，沖槽凸模下設置一個導正銷。導正應在卸料板壓緊板料之前完成導正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，所以導正銷直線部分的長度為1.8mm。導正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導正銷導正部分與導正孔采用H7/h6配合。
?起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用標準件，規(guī)格為 8×16。
（3）導料板的設計
導料板的內側與條料接觸，外側與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導料板的寬度，導料板的厚度按表選擇。導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導料板的進料端安裝有承料板。
（4）卸料部件的設計
?① 卸料板的設計
???? 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為
???? 18mm。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。
②卸料螺釘的選用
???? 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋
部分為M10×10mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。
（5）模架及其它零部件設計
該模具采用后導柱模架，這種模架的導柱在模具后側
位置，沖壓時可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,選擇模架規(guī)格。導柱d/mm×L/mm
為φ40×230；導套d/mm×L/mm×D/mm為φ40×140×53。分別上模座厚度H上模取55mm，上模墊板厚度H墊取15mm，固定板厚度H取40mm，下模座厚度H下模取65mm，那么，該模具的閉合高度：
H閉=H上模＋ H墊＋L＋ H ＋ H下模－h(huán)2 =（55＋15＋89＋50＋70－2）mm=277mm
?式中 L——凸模長度，L=74mm；
H——凹模厚度，H=50mm；
h2——凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm。
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-63的最大裝模
高度（300mm），可以使用。
根據主要工作部分尺寸、結構以及彈性元件的尺寸，參照有關資料，可選取級精度的后側導柱模架（GB/T2851.5—1990）.即：
上模座： 400×173×55 HT200
下模座： 400×173×70 HT200
下模座輪廓尺寸：L=400mm；
B=173mm；
S=390mm；
R=55mm；
A1=160mm；
A2=290mm；
六、模具總裝圖：
通過以上設計，可得到如下圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（2個）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。
條料送進時采用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝一個導正銷,另一個導正銷利用條料上a=60,b=6孔作導正銷孔進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第二步沖壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷再作精確定距。活動擋料銷位置的設定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當用導正銷作精確定位時，由導正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達0.02mm。
七、沖壓設備的選定：
? ?通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J23-63能滿足使用要求。其主要技術參數如下：
公稱壓力：630KN
滑塊行程：100mm
??最大閉合高度：360mm
???? 最大裝模高度：300mm
工作臺尺寸（前后×左右）：570mm×860mm
???? 墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×155mm
???? 模柄孔尺寸：φ50mm×70mm
???? 最大傾斜角度：25°
八、 模具零件加工工藝:
本副沖裁模，模具零件加工的關鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術，這些零件的加工就變得相對簡單。
圖（a）所示落料凸模的加工工藝過程如下表所示。凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。圖（b）所示凹模的加工過程與(沖模工藝與模具設計一書)所示落料凹模的加工過程完全類似，見表即可，在此不再重復。
落料凸模加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內容
工序簡圖(示意圖)
1
備料
將毛坯鍛成長方體90×90×70
2
熱處理
退火
3
刨
刨六面,互為直角,留單邊余量0.05mm
4
熱處理
調質
5
磨平面
磨六面互直角
6
鉗工劃線
劃出各孔位置線
7
加工螺釘孔、安裝孔及穿絲孔
按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔
8
熱處理
按熱處理工藝,淬火回火達到58-62HRC
9
磨平面
精磨上下兩平面
10
線切割
按圖線切割,輪廓達到尺寸要求
11
鉗工精修
全面達到設計要求
12
檢驗
九、模具的裝配:
根據級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調整間隙、試沖、返修。具體裝配見下表所示。
隔板連續(xù)模的裝配
序號
工序
工藝說明
1
凸模凹模預配
1. 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
2. 將凸模分別與相應的凹模相配，檢查其間隙是否加工均。不合適者應重新修磨或者更換。
2
凸模裝配
以凹?？锥ㄎ唬瑢⑼鼓７謩e壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。
3
裝配下模
1.在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板。
2.在下模座、導料板上用已加工好的凹模分別確定其螺孔子的位置，并分別鉆孔、攻絲。
3.將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧、裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。
4
裝配上模
1.在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
2.預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔。
3.用螺釘將固定板組合，墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊。
4.將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調節(jié)橡膠的預壓量，使卸料高出凸模下端約1mm。
5.復查凸、凹模是間隙并調整合適后，緊固螺釘；
6.安裝導正銷、承料板；
7.切紙檢查合適后打入銷釘。
5
調試與調整
裝機試沖并根據試沖結果作相應調整。
第三部分：設計總結
在老師的精心指導下，此次課程設計順利地完成了。通過課程設計我們再次把所學的專業(yè)知識用于實踐當中，可以說這次設計就是對我們所學知識的一次大檢閱，也是一個查漏補缺的過程；同時讓我們初步地掌握了冷沖模設計的基本流程，懂得了如何把計算機知識用于我們的專業(yè)，懂得了如何查閱和運用技術資料。當然，在這個過程中，我們遇到的困難和挫折也是不少的，主要來源于我們的專業(yè)知識還不夠，實踐經驗還不足等等。但是我們可以把此次設計作為我們新的起點，加強專業(yè)的學習，加強實踐，不斷地去豐富經驗。
因此，盡管這次設計不能算作是成功之作，但是它給我們帶來的收獲是具大的，影響是深遠的。所以我們在今后的學習和工作中要敢于實踐，不斷吸取經驗教訓，要敢于向難點挑戰(zhàn)，發(fā)揚一絲不茍的工作作風，為我們模具事業(yè)的發(fā)展作出不懈努力
！
第四部分：參考資料
1、 許發(fā)樾 主編 《沖模設計應用實例》 機械工業(yè)出版社 1999年6月出版
2、 鐘毓斌 主編 《沖壓工藝與模具設計》機械工業(yè)出版社 2000年5月出版
3、 《沖模設計手冊》編寫組 編著 《沖模設計手冊》機械工業(yè)版社 1999.6
4、 馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森 編 《模具設計與制造簡明手冊》上?？茖W技術出版社 1984年12月出版
共 29 頁 第 28 頁