模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)--- 芯軸托架級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 芯軸托架級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造（冷沖壓方向） 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)： *********** 指導(dǎo)教師： **** 輔導(dǎo)員： ***** 完成時(shí)間： 20 年 月 日

2、 成 績(jī)： 21 目錄 【摘要】 1 緒論： 2 主體 3 1.材料分析 3 2．工藝分析 4 3.工藝方案的確定 6 （1）彎曲變形方案： 6 （2）沖孔順序確定 7 （3）零件沖壓方案 7 3.確定模具結(jié)構(gòu) 9 3.1排樣圖 9 3.2沖壓力計(jì)算 10 3.3模架的選擇 11 3.4導(dǎo)柱導(dǎo)套 11 3.5 模柄 12 3.6定位方式 13 3.7凹模 16 3.8模具布局圖 17 4.選用沖壓設(shè)備 17 5 部分零件加工過(guò)程 18 6 試模 1

3、8 結(jié)束語(yǔ) 19 參考文獻(xiàn) 20 芯軸托架級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 【摘要】 通過(guò)對(duì)芯軸托架零件圖、材料等進(jìn)行分析，考慮芯軸托架的工藝性和生產(chǎn)該零件所需的工序，設(shè)計(jì)了級(jí)進(jìn)模具的的結(jié)構(gòu)，所設(shè)計(jì)的模具能充分滿足其大批量生產(chǎn)的要求。 【關(guān)鍵詞】 芯軸托架 模具 沖壓 Core shaft bracket of progressive die design 【Abstract】 through the core shaft brackets are analyzed, consider detail drawings of the spindle bra

4、cket the part manufaturability and production processes, design for the level of structure, into a mold design mould can fully satisfy the mass production requirements. 【Keywords】 core shaft bracket mould stamping 緒論： 圖1（三維軸側(cè)圖）、圖2（二維圖）所示為在機(jī)械產(chǎn)品中使用較廣泛的芯軸托架，采用沖壓生產(chǎn)。該零件中心孔中裝有芯軸，該零件使用材料為08

5、冷軋鋼板，料厚1．5 nlm，工件表面不允許有嚴(yán)重劃痕，孔不允許變形。 查閱相關(guān)資料，其都是用多個(gè)單工序模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，雖然模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但工序分散，所需人員和設(shè)備較多。所以應(yīng)考慮用工序集中的級(jí)進(jìn)模具來(lái)生產(chǎn)，滿足其大批量生產(chǎn)的需求。 圖一 圖2 主體 1.材料分析 牌號(hào)：08 材料名稱：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 特性及適用范圍： 為極軟的碳素鋼，強(qiáng)度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時(shí)效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制

6、成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形，強(qiáng)度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件和焊接構(gòu)件。 力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥325(33) 屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥195(20) 抗剪強(qiáng)度 σc（Mpa）：260 伸長(zhǎng)率 δ(％)：≥33 斷面收縮率 ψ (％)：≥60 硬度 ：未熱處理,≤131HB 2．工藝分析 （1）從產(chǎn)品零件圖可以看出五個(gè)孔的精度等級(jí)都較高，均為IT9 可以用模具工作部分、導(dǎo)向部分零件按IT7級(jí)精度制造的教高精度沖裁模具沖孔來(lái)保證。其余尺寸為未標(biāo)注公差的極限偏差，其精度等級(jí)一般按IT14級(jí)選取，精度要求不高，因此彎曲工序不需要校形。

7、（2）該零件最小彎曲半徑R=1.5mm，材料08鋼，t=1.5mm，材料最小彎曲半徑0.4t大于材料允許的最小彎曲半徑，因此零件彎曲半徑滿足沖壓工藝要求。 最小彎曲半徑表 材料 退火狀態(tài) 冷作硬化狀態(tài) 彎曲線位置 垂直纖維 平行纖維 垂直纖維 平行纖維 08、10 0.1t 0.4t 0.4t 0.8t 20、Q234 0.1t 0.5t 0.5t 1.0t 45 0.5t 1.0t 1.0t 1.7t …… 表1 （3）沖孔時(shí)，由于受凸模強(qiáng)度的影響，孔的尺寸不宜過(guò)小，其數(shù)值與孔的形狀、材料的機(jī)械性能、

8、材料厚度有關(guān)。該零件最小孔為Φ5，材料厚1.5t，由下表可知，滿足沖該孔的工藝性。 沖孔的最小尺寸表 材料 自由凸模沖孔 精密凸模沖孔 圓形 矩形 圓形 矩形 硬鋼 1.3t 1.0t 0.5t 0.4t 軟鋼、黃銅 1.0t 0.7t 0.35t 0.3t 鋁 0.8t 0.5t 0.3t 0.28t 酚醛層壓板 0.4t 0.35t 0.3t 0.25t 表2 （4）沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離a受模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的限制，其值不能太小，宜取a≥2t，該零件a最小值為2.5，因此對(duì)凹模的

9、壽命有一定影響。 3.工藝方案的確定 從零件的結(jié)構(gòu)特征可以看出，，沖壓所需要的基本工序?yàn)槁淞稀_孔和彎曲。 （1）彎曲變形方案： 圖3 零件變形方案比較 序號(hào) 回彈 精度 模具壽命 生產(chǎn)率 a 小 高 高 不高 b 小 較高 較高 不高 c 大 不高 不高 高 表3 （2）沖孔順序確定 由對(duì)零件各孔的沖壓工藝分析可知，Φ10大孔可在彎曲前沖出，不會(huì)因彎曲而發(fā)生變形。 4個(gè)Φ5的孔因?yàn)榭拷鼜澢€和邊界，如先沖這4個(gè)孔必然影響到孔的大小、形狀及位置精度，所以應(yīng)先彎曲再?zèng)_這

10、4個(gè)Φ5的孔。 綜上所述，沖孔順序?yàn)椋簺_Φ10孔→彎曲→沖Φ5四孔 （3）零件沖壓方案 方案一：落料與沖孔Φ10底孔兩道基本工序復(fù)合→彎曲外部?jī)山遣㈩A(yù)彎中間兩角成45°→彎中間兩角→沖Φ5四孔 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，制造周期短，模具壽命長(zhǎng)；除落料沖孔外其余工序可以使用Φ10及側(cè)面定位，定位精準(zhǔn)統(tǒng)一且與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；回彈較小并且容易控制，尺寸精度、表面粗糙度質(zhì)量均較高。操作方便。 工序分散，模具、設(shè)備及操作人員需要較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 方案二：落料與沖孔Φ10底孔兩道基本工序復(fù)合→兩端彎曲成90°→彎曲中間兩角成90°→沖Φ5四孔。 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，制造周期短，模

11、具壽命長(zhǎng)；零件回彈不容易控制，因此形狀和尺寸精度較差，同時(shí)還具有方案一的缺點(diǎn)。 方案三：落料與沖孔Φ10底孔兩道基本工序復(fù)合→四角彎曲→沖Φ5四孔。 方案四：使用工序高度集中的帶料級(jí)進(jìn)模完成方案一中各道工序。 工序集中，生產(chǎn)效率高，操作安全方便，適合大批量生產(chǎn)。模具機(jī)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修技術(shù)要求高，制造成本高，制造周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。 綜合以上分析，考慮到零件的尺寸精度要求較高，生產(chǎn)批量大的特點(diǎn)，確定選用方案一。 3.確定模具結(jié)構(gòu) 3.1排樣圖 圖4 （1）坯料寬度計(jì)算 P=r+xt=1.5+0.32×1.5=1.98 Ai=πaP

12、180°=2πP=12.44 Li=7.5×2+25.5×2+22=88 L=Ai+Li=100.44 上式中： P——曲率半徑 X——中性層位移系數(shù)（查表知x=1） Ai——各中性層圓弧長(zhǎng)度 Li——各直邊長(zhǎng)度 （2）空工位設(shè)計(jì) 考慮到工件較小，凸模相聚較近及模具整體結(jié)構(gòu)需要，在相鄰兩個(gè)沖壓工序之間都設(shè)有空工位。 （3）搭邊值選取 查最小搭邊值表，該工件間搭邊值取1.6 3.2沖壓力計(jì)算 沖裁力 F=KLtTb= 143643.24 N L——凸模與坯料的接觸長(zhǎng)度，283.32mm t——材料厚度，1.

13、5mm Tb——材料抗剪強(qiáng)度，260Mpa K——系數(shù) 系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)一般取K=1.3. 彎曲壓力 F=0.7KBt2ab/(r+t)= 6654.375N B——彎曲件的寬度，30 t——彎曲件的材料厚度，1.5 r——彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑，1.5 ab——材料的抗拉伸強(qiáng)度325Mpa K——安全系數(shù)，一般取K=1.3 3.3模架的選擇 根據(jù)國(guó)家

14、標(biāo)準(zhǔn)，模架主要分為兩大類：一類是有上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。根據(jù)該零件模具的特點(diǎn)選用前者。 級(jí)進(jìn)模模架要求剛性好，精度高，為了滿足剛性和導(dǎo)向精度的要求，常采用四導(dǎo)柱模架。 3.4導(dǎo)柱導(dǎo)套 選用比較常見(jiàn)的A型導(dǎo)柱導(dǎo)套，結(jié)構(gòu)及參數(shù)如下圖；材料20Cr，滲碳深度0.8～1.2mm；硬度58～62HRC。 A型導(dǎo)套 A型導(dǎo)柱 圖5 3.5 模柄 采用壓入式A型模柄，如下圖；因該副模具為多凸模，且采用導(dǎo)

15、柱、導(dǎo)套導(dǎo)向，所以應(yīng)設(shè)置防轉(zhuǎn)銷(xiāo)。 模柄 圖6 3.6定位方式 （1）坯料初次定位：用使用擋料銷(xiāo)完成（如圖）；以后各次用固定擋料銷(xiāo)完成（如圖）。 固定擋料銷(xiāo) 使用擋料銷(xiāo) 圖8 圖7 （1） 彎曲時(shí)工件地位：用導(dǎo)正銷(xiāo)完成 B型導(dǎo)正銷(xiāo) 圖9 （3）凸模的定位：凸模通過(guò)與凸模固定板配合，定位在凸模固定板上，凸模固定板通過(guò)銷(xiāo)釘定位在上

16、模座上。 （4）凹模的定位：凹模板通過(guò)定位銷(xiāo)固定在下模座上 3.6凸模 沖孔凸模 圖10 3.7凹模 圖12 3.8模具布局圖 圖13 4.選用沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率及成本等一系列重要問(wèn)題。設(shè)備選擇主要包括設(shè)備類型和規(guī)格兩個(gè)方面的選擇。 設(shè)備類型的選擇主要取決于沖壓的工藝要求和生產(chǎn)批量。在設(shè)備類型選擇后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓工藝力、模具閉合高度、工作臺(tái)面尺

17、寸及滑塊模柄孔尺寸等技術(shù)參數(shù)。設(shè)備規(guī)格的選擇與模具設(shè)計(jì)關(guān)系密切，必須使所設(shè)計(jì)的模具與所選用的設(shè)備規(guī)格相適應(yīng)。 類型選擇：機(jī)械壓力機(jī) 規(guī)格選擇：J11-50 主要技術(shù)參數(shù)：標(biāo)稱壓力：500KN 滑塊行程：10～90mm 滑塊行程次數(shù)：90次/min 最大封閉高度：270mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm 電動(dòng)機(jī)功率：5.5kw 模柄孔尺寸：直徑：Φ50mm 深度：80mm 5 部分零件加工過(guò)程 （1）沖孔凸模 下料→鍛造→退火→車(chē)端面、打中心孔→半精車(chē)→熱處理淬硬→修研中心孔→外圓粗磨→外圓精磨→鉗工修

18、整→檢驗(yàn)。 6 試模 檢查模具在設(shè)計(jì)、制造上存在的問(wèn)題及缺陷，并查明原因加以排除。另外還可以對(duì)模具設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行評(píng)定并對(duì)成形工藝條件進(jìn)行探索，益于提高模具設(shè)計(jì)和成形工藝水平。對(duì)于彎曲和拉深模，最終確定毛坯尺寸。 結(jié)束語(yǔ) 總結(jié)設(shè)計(jì)體會(huì)、設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn) 設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)于即將大學(xué)畢業(yè)的我來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，要完成一個(gè)設(shè)計(jì)，只能是照本宣科，再融入自己的主觀想法，設(shè)計(jì)出的東西可以說(shuō)并沒(méi)有什么實(shí)用性，比如這個(gè)芯軸托架級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)： 1、模具設(shè)計(jì)工程中對(duì)彎曲回彈進(jìn)行了分析，但在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上并沒(méi)有相應(yīng)的考慮。 2、在凹

19、模的設(shè)計(jì)上，整體式的凹模不便于更換維修。應(yīng)做成凹模襄塊，并采用合理的定位方式固定在凹模固定板上。 3、在排樣方式上，如果在長(zhǎng)度方向上排樣，可以實(shí)現(xiàn)費(fèi)料排樣，只是模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)。 4、彈簧選用上，未能充分更具受力和行程進(jìn)行校核。 這只是一個(gè)開(kāi)始，在今后的工作中還會(huì)遇到種種的問(wèn)題，需要發(fā)現(xiàn)解決，設(shè)計(jì)不是一蹴而就，有一個(gè)不斷積累的過(guò)程，抓住每一次做項(xiàng)目的機(jī)會(huì)去鍛煉積累。 最后感謝，在設(shè)計(jì)工程中給予我?guī)椭睦蠋煛⑼瑢W(xué)，謝謝你們，祝你們身體健康、工作愉快。 參考文獻(xiàn) 【1】 楊關(guān)全.冷沖模設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo)：大連理工出版社，2009 【2】 胡兆國(guó).冷沖模設(shè)計(jì)；————出版社********，2008