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17
專業(yè)課綜合課程設(shè)計(jì)
題 目：
陽極焊片模具設(shè)計(jì)
班 級：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
2019.1.16
任 務(wù) 書
一、 設(shè)計(jì)題目：陽極焊片模具設(shè)計(jì)
二、原始資料：陽極焊片設(shè)計(jì)任務(wù)圖一張
三、主要任務(wù)
1）分析任務(wù)書；2）確定結(jié)構(gòu)、方案；3）設(shè)計(jì)計(jì)算；4）裝配圖及主要零件圖繪制；5）編寫說明書。
四、上交材料
(1) 裝配圖（A0或A1）
(2) 主要零件圖，具體情況結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容，由指導(dǎo)老師指定
(3) 課程設(shè)計(jì)說明書(包含方案選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容，8000字左右)
五、指導(dǎo)教師評語
優(yōu)秀
良好
中等
及格
不及格
滿分
得分
平時
表現(xiàn)
勤奮好學(xué)，善于思考
勤奮積極，態(tài)度認(rèn)真
比較勤奮
不夠勤奮
不勤奮，態(tài)度不端正
10
圖紙
質(zhì)量
方案合理新穎，表達(dá)規(guī)范
方案合理，圖紙比較規(guī)范
方案一般，圖紙基本規(guī)范
方案基本合理，圖紙欠規(guī)范
方案不合理，圖紙不規(guī)范
40
說明書質(zhì)量
內(nèi)容全面，準(zhǔn)確
內(nèi)容全面，基本準(zhǔn)確
內(nèi)容一般，準(zhǔn)確性一般
內(nèi)容基本全面，有小錯誤
內(nèi)容不全，錯誤較多
20
答辯
回答問題準(zhǔn)確流利
回答問題比較準(zhǔn)確
回答問題基本準(zhǔn)確
回答問題欠準(zhǔn)確
回答錯誤
30
總分
100
綜合評定成績： □優(yōu)秀 □良好 □中等 □及格 □不及格
指導(dǎo)教師： 日 期：
摘 要
近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)生產(chǎn)中模具技術(shù)也得到了巨大進(jìn)步，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具以成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。
本設(shè)計(jì)說明書主要目的是說明陽極焊片級進(jìn)模的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)過程中所必須的計(jì)算過程，方案分析及確定模具的選擇等。通過此說明書使設(shè)計(jì)的模具更加清楚明了。
在設(shè)計(jì)過程中綜合運(yùn)用了所學(xué)的理論知識和生產(chǎn)知識，分析并計(jì)算了沖壓的各種工藝參數(shù)，培養(yǎng)了獨(dú)立思考問題的能力，為以后的發(fā)展做了一次訓(xùn)練，這對我來說是非常有意義的。
在本次設(shè)計(jì)中，避免了以前的盲目性，在參考大量的資料的前提下，詳細(xì)分析制件并考慮沖壓工藝及模具的基本設(shè)計(jì)方法的同時，也考慮了加工的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，但是，由于缺乏設(shè)計(jì)和加工的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中難免會出現(xiàn)一些錯誤，望老師給予批評指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：拉深；沖孔；翻邊；落料
Abstract
In recent years, with the rapid development of China's national economy, industrial production in the mold mold technology has been tremendous progress, in modern industrial production, die in the production of industrial products to become an indispensable and important process equipment.
The main objective is to design brochures bearing note of the compound die design, including the design must be in the process of the calculation process, programme analysis and determine the choice of mold. Through this statement to the mold design more clear.
Integrated in the design process by using the theory of knowledge production and knowledge, analysis and the calculation of the various process parameters stamping, and trained the capacity of independent thinking for the future development of a training, and this is my very meaningful.
In this design, to avoid the previous blindness, in reference to a large number of information under the premise of a detailed analysis of parts and consider die stamping process and the basic design methodology, it has also taken into account the processing technology and economy, However, due to the lack of design and processing experience in the design process will inevitably be some mistakes, the teachers hope to criticism guidance.
Keyword: stretching；punch； rout up,；leave behind
目錄
1緒 論 1
1.1 我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 1
2 工件的工藝性分析 2
2.1 工藝分析 2
2.1.1 公差 3
2.1.2結(jié)構(gòu) 3
2.1.3材料 4
2.2.確定沖壓工藝方案 4
3級進(jìn)模工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 4
3.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4
3.2確定沖壓力 5
3.3沖壓設(shè)備的選擇 7
4凸、凹模刃口部分尺寸的計(jì)算 7
5計(jì)算各主要零件的尺寸 10
5.1 凹模厚度 10
5.2 凸模固定板厚度 10
5.3 卸料裝置的采用與厚度 10
5.4 推料裝置 11
5.5 導(dǎo)料定位裝置 11
6.模具總體設(shè)計(jì) 11
6．1模具類型 11
6．2模架及其它零部件設(shè)計(jì) 11
6．3模具總裝圖 11
參考文獻(xiàn) 13
1緒 論
1.1 我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。
1.1.1 模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化
模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(塑封模已達(dá)到一模幾百腔)使模具日趨大型化。
隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位復(fù)合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。
1.1.2 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展
新型多功能復(fù)合具是在多工位復(fù)合?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。
1.1.3 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高
由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá)80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體 還達(dá)不到10%，個別企業(yè)已達(dá)到20%-30%。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。
1.1.4 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛
使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。
1.1.5 模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視
在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程 中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。
模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
2 工件的工藝性分析
2.1 工藝分析
在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。沖壓件工藝性對沖壓件質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及設(shè)備選用等都用很大的影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本，節(jié)省材料，減少成形工序，提高產(chǎn)品壽命和產(chǎn)品質(zhì)量.
陽極焊片的零件圖如圖1-1所示，
圖1-1 零件圖
沖裁件材料為黃銅，具有良好的沖裁性能；沖裁件形狀簡單，經(jīng)分析本制件屬于沖裁件， 經(jīng)初步分析，大約需要經(jīng)拉深，沖孔，翻邊，落料等工序來完成。
2.1.1 公差
制件上未注尺寸公差按IT12級計(jì)算，所有工序需保證尺寸精度為IT12級，故此一般的沖裁能保證。
2.1.2結(jié)構(gòu)
本制件結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，厚度較薄，需要保證孔邊距，同時要避免翻邊時位置的偏移。
2.1.3材料
黃銅，H62，此材料抗剪強(qiáng)度τ=300Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=380Mpa，屈服點(diǎn)σs=200Mpa,伸長率ξ20%。
2.2.確定沖壓工藝方案
該制件是大批量生產(chǎn)，決定了不可以采用單工序模，應(yīng)用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模。由于本制件精度等級不高，所以用復(fù)合或級進(jìn)模制件的精度等級均能保證。確定的工藝方案如下：采用一套級進(jìn)模，拉深——沖孔（橢圓）——沖孔——翻邊——落料。
3級進(jìn)模工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算
采用有廢料直排的排樣方式,如圖3-1所示
圖3-1
第一工位：拉深。
第二工位：空工位。
第三工位：沖孔。
第四工位：空工位。
第五工位：沖孔。
第六工位：翻邊。
第七工位：落料。
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表， 根據(jù)級進(jìn)模的特點(diǎn)確定
搭邊值：工件間a1=1.21mm 沿邊a=1.44mm.
條料寬度:B=15x2+1.44x2+1.21=34.09㎜
步距:S=6.2㎜
一個步距的材料利用率η=A/BS×100％ (3-1)
其中A=101.56㎜2
η=101.56/（34.096.2）×100％=48%
排樣采用直排的方式，故材料利用率比較低，但是由于采用級進(jìn)模生產(chǎn)效率較高，經(jīng)濟(jì)合理，制造安全。
3.2確定沖壓力
3．2.1沖裁力的計(jì)算
該模具采用級進(jìn)模，擬選擇彈性卸料，下出件。
沖裁力F1的計(jì)算
根據(jù)書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式子
FP =KtLτ （3-2）
式中 FP——沖裁力(N)；
K ——系數(shù),一般取1.3；
L ——沖裁周邊長度（mm）；
τ——材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa），查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P24表1．4．得：τ=300 Mpa；
t ——材料厚度（mm），t=0.5 mm。
該模具中沖裁周邊總長分別為：L=50.5㎜
FP=50.5×1.3×0.5×300=9.85KN
卸料力FQ的計(jì)算
1. 根據(jù)書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式子
FQ=KFP （3-3）
式中 K——卸料力系數(shù)，取0.06
FQ=0．06×9.847.5KN=0.6N
退料力： FQ1=1x0．06×(0.67+0.7+8.55)KN=0.9KN
頂件力： FQ2=0．06×(0.67+0.7+8.55)KN=0.9KN
3.2.2拉深力的計(jì)算
F= x3.14x （3-4）
F=0.53X3.14X2X0.5X380=0.62KN
3.2.3翻邊力的計(jì)算
根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》中式子
翻邊力 F=1.1 （3-5）
t——材料厚度 t=0.5mm
σb——材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa），查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P25表1.4得抗拉強(qiáng)度σb =380（Mpa）
則F =
3.2.4沖孔力的計(jì)算
= （3-6）
=0.8x(3.14x8/2x2+2)x0.5x380=0.67KN
=0.8X3.14X1.5X0.5X380=0.7KN
3.2.5卸料力的計(jì)算
= （3-7）
=0.06x(0.67+0.7+0.855)=0.6KN
3.2.6推件力的計(jì)算
=n （3-8）
=1x0.09x(0.67+0.7+8.55)
3.2.7頂件力的計(jì)算
= （3-9）
=0.09x(0.67+0.7+8.55)
沖壓工藝總力F= FP+F+F+F01+Fn2+F1+F2+F3 (3-10)
=9.85KN+0.62KN+0.3KN+0.67N+ 0.7KN+0.6KN +0.9KN+0.9KN =15KN
3.3沖壓設(shè)備的選擇
壓力機(jī)選擇的標(biāo)準(zhǔn)：
（1）壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)該為計(jì)算的沖壓工藝力的1.2~1.3倍 （15KN*1.3=19.5KN）。對于施力行程較大的沖壓工藝，確定壓力機(jī)的公稱壓力大小時，應(yīng)該使沖壓工藝力——行程曲線在壓力機(jī)的敘用負(fù)荷曲線的包絡(luò)線以內(nèi)；
（2）壓力機(jī)的行程應(yīng)能滿足沖壓件高度尺寸的要求，保證沖壓后制件能順利從模具中取出，特別是在彎曲和拉深等工藝時要注意；
（3）壓力機(jī)的裝模高度應(yīng)該大雨模具閉合高度；
（4）壓力機(jī)的工作臺面尺寸，滑塊底面尺寸應(yīng)能保證模具的正確安裝。漏料孔的尺寸應(yīng)保證制件或廢料順利排除；
（5）壓力機(jī)的行程次數(shù)，應(yīng)能保證生產(chǎn)率和材料變形速度的要求；
（6）壓力機(jī)的使用應(yīng)該方便和安全。
本模具使用高速自動壓力機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：1滑塊行程次數(shù)高，2滑塊的慣性大，3設(shè)有緊急制動裝置，4送料精度高，5機(jī)床剛度和滑塊導(dǎo)向精度高，6輔助裝置較齊。本模具使用的壓力機(jī)型號是J75G-30，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：
本模具使用的壓力機(jī)型號是J75G-30，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：
公稱壓力： 20KN
滑塊行程： 10-40mm
滑塊行程次數(shù) 150-750次/min
最大封閉高度： 260mm
封閉調(diào)節(jié)高度量： 50mm
送料長度： 6-80mm
寬度： 5-80 mm
厚度： 0.1-2mm
主電動機(jī)功率： 4.5KW
根據(jù)沖壓工藝總力為15KN、閉合高度、外廓尺寸等數(shù)據(jù)、選該設(shè)備是合適的。
4凸、凹模刃口部分尺寸的計(jì)算
在確定工作零件刃口尺寸之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，由于該模具為0.5料厚工件的模具，為了保證沖裁凸模具有一定的互換性，采用分別加工。
采用分別加工模具凸凹模必須滿足間隙條件 。
查書《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.2.3，得雙面間隙為：2cmin=0.06mm，2cmax=0.08mm。
因工件未標(biāo)注公差均按IT12級計(jì)算,所有的公差值查《公差配合與幾何精度檢測》表1-2常用尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差值數(shù)值表。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.3.1，對于材料厚度為0.5 公差取X=0.75,其余X=0.5 。設(shè)凸凹模分別按級加工制造。
根據(jù)書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式子
拉深
=（ +） （4-1）
=（2+0.5x0.1）
=2.05
=(+) （4-2）
=(2.05+0.04)
=2.09
沖孔
長度方向
=（ +） （4-3）
=（2.6+1x0.1）
=2.7
=(+) （4-4）
=(2.7+0.04) =2.74
寬度方向
=（ +） （4-5）
=（1.6+1x0.1）
=1.7
= （ +）
= （1+0.5x0.1）
=1.05
翻邊
=（ +） =（2+0.5x0.1）
=2.05
=(+) （4-6）
=(2.05+0.04)
=2.09
落料
長度方向
=(-)
=(15-0.75X0.18)
=14.87
=(-)
=(14.87-0.04)
= 14.83
寬度方向
=(-) （4-7）
=（4-0.75x0.2）
=3.85
=(-) （4-8）
=(3.85-0.04)
=3.81
=(-)
=(1-0.75X0.12)
=0.91
=(0.91-0.04)
=0.87
=(-)
=(2-0.75X0.12)
=1.91
=(-)
=(1.91-0.04)
=1.87
=(5-0.75x0.12)
=4.91
=(4.91-0.04)
=4.87
5計(jì)算各主要零件的尺寸
5.1 凹模厚度
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》[P72]
式子 H凹=kb （≥15 mm） （5-1）
式中 H凹——落料凹模厚度(mm)；
b ——為沖裁件的最大外形尺寸，b=37mm；
k ——為系數(shù)，是考慮板料厚度影響懂得系數(shù)可查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》中表2.8.2系數(shù) k的值得： k=0.3
落料凹模厚度 H凹=kb=2x0.3x37mm 23 mm
取 H凹=23mm
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式子 C=(1.5~ 2)H凹 （≥30~40mm）
式中 C——落料凹模壁厚(mm)；
H凹——落料凹模厚度(mm)；
落料凹模壁厚 C=(1.5~ 2) H凹=(1.5~ 2)x23 mm=46mm
取 C=46mm
凸模厚度根據(jù)所采用的壓力機(jī)的最大閉合高度以及模具的閉合高度確定。
為保證凸模有可靠的定位可以采用凸模固定板進(jìn)行固定，也可以加厚凸模臺階的厚度以利于有足夠的強(qiáng)度和剛度而直接用螺栓固定于上模座板。在此采用臺階式凸模并用固定板進(jìn)行固定。沖孔凸模也采用臺階式提高沖孔凸模的強(qiáng)度和剛度。
5.2 凸模固定板厚度
凸模固定板的厚度12mm。
因?yàn)椴捎门_階式凸模，且為了防止過大的沖壓力在上下模座上壓出凹坑所以添加墊板，熱處理硬度為43-48HRC，墊板厚取10mm。由于工步較多，凸模固定板與墊板、下模座用螺釘連接，銷釘固定。
5.3 卸料裝置的采用與厚度
因?yàn)楣ぜ虾駷?.5 mm，相對較薄，卸料力比較小。所以采用彈性卸料裝置既可以卸料同時起到壓料的作用，保證了制件的平整度，彈性元件采用橡膠即可，卸料板厚度10mm。
5.4 推料裝置
由于是用于級進(jìn)模生產(chǎn)，故采用下出件方式，操作安全方便，生產(chǎn)效率高。然后制件在靠自身重力落下，在拉深、沖，翻邊工步時采用托料螺釘將制件頂出。
5.5 導(dǎo)料定位裝置
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用兩排導(dǎo)料螺釘。
6.模具總體設(shè)計(jì)
6．1模具類型
模具類型為級進(jìn)模
6．2模架及其它零部件設(shè)計(jì)
采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架采用對角導(dǎo)柱模架，這種模架導(dǎo)柱安裝在模具的二個對稱角上，所以使模具工作平穩(wěn)可靠。以凹模周界尺寸為依據(jù)，設(shè)計(jì)模架規(guī)格。
導(dǎo)柱GB/T286.1 D/㎜×L/㎜分別為20X100；導(dǎo)套GB/T2861.6 D/㎜×L/㎜分別為。上模座厚度H為25㎜上模墊板厚度H取10㎜，卸料班板厚度H為10㎜，下模座厚度H取30，那么該模具的閉合高度：
H閉=25+10+12+25+10+15+30=127㎜
可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J75G-30的最大裝模高度，可以使用。
根據(jù)凹模外形尺寸，確定凹模板的外形尺寸為100x100x15,下模座的外形尺寸為200x200x30。由于初選壓力機(jī)閉合高度為127㎜，上,下模座均采用標(biāo)準(zhǔn)件所以模具的閉合高度符合標(biāo)準(zhǔn)。
6．3模具總裝圖
通過上述設(shè)計(jì)，可得到如圖6-1所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（10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。下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。
圖6-1 模具裝配圖
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