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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 - 1 - 目 錄 1.引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 ????????????????????????????????????????????????? 2 1.2 沖壓工藝介紹 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3 沖壓工藝的種類 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 ????????????????????????????????????????????????????? 4 2.焊片的模具設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.1 焊片設(shè)計(jì)任務(wù)書 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.2 沖壓件工藝性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.3 確定工藝方案 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.4 排樣設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 2.5 沖裁力的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 10 2.6 壓力中心的計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 11 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????? 13 2.8 模具總體設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 14 2.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????? 15 2.10 橡膠選用原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 2.11 聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 ???????????????????????????????????????????????????????? 19 2.12 沖床選用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20 2.13 模具裝配圖： ????????????????????????????????????????????????????????????????? 21 3.模具零件加工工藝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 22 總結(jié)語 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 24 致 謝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 25 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 26 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 - 2 - 1：引言 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求 量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近 幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口 總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元， 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單 就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車 型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn) 銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求 也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個(gè)模具 生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè) 總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè) 的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具 約占11%。 1.2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變 形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同 屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、 底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是 沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大 量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難 于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具， 工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面 狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 - 3 - 完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn) 效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.3 沖壓工藝的種類 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁， 其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形 工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹 形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精 確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯 方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程 近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證 成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響 沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長了新沖壓 件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位 級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn) 備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生 產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī) 械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝 置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出 件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一 個(gè)非常重要的問題。 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低 美國 680 條沖壓線中有 70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32%為多工 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 - 4 - 位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多； 中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操 作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的 5~10 倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖 技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提 高機(jī)械化、自動(dòng)化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動(dòng)化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn) 線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速?zèng)_壓生產(chǎn)線的技術(shù) 改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝 備自動(dòng)化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、 高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè) 備。同時(shí)改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 阻力二：生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集 中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力 弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封 頭制造企業(yè)小而散，集中度僅 39.2%。 突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件 分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個(gè)大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中 心及幾十個(gè)小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成 為國際上有競爭實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國汽車薄板只能滿足 60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化 鍍鋅板、超寬板(1650mm 以上)等都依賴進(jìn)口。 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā) 展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢在必 行。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 - 5 - 阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難 形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度 慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足， 中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一 代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體， 科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以 高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè) 聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn) 化程度尚低，大約為 40%~45%，而國際上一般在 70%左右。 突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)， 特別是成形過程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高 精度和互換率。力爭 2005 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60%，2010 年達(dá)到 70%以上基 本滿足市場需求。 阻力六：專業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛 速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏 且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方 沖壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì) 這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批 高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力的企業(yè)家，大批 掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級(jí)技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 2：焊片的模具設(shè)計(jì) 2.1 焊片設(shè)計(jì)任務(wù)書 沖裁件，材料為 H62,厚度為 0.7mm，大批量生產(chǎn)。 試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程. 零件名稱:止動(dòng)件 生產(chǎn)批量:大批 材料:H62 t=0.7mm 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 2.2 沖壓件工藝性分析 沖壓件結(jié)構(gòu)分析 該零件形狀簡單、對稱。是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精 度為 IT12~IT13?？字行呐c邊緣距離尺寸公差為 ±0.5。將以上精度與零件的精度要求 相以較比，可以為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注，生 產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工該零件的圓 角半徑 R=0.6≥0.18t=0.18×0.7=0.175 符合要求。 沖裁件的材料分析 查模具設(shè)計(jì)手冊可得，H62 抗剪強(qiáng)度 τ=255Mpa。斷后伸長率 35%，此材料具有 良好的塑性及較高的彈性，沖裁性較好，可以沖裁加工。 2.3 確定工藝方案 該零件的沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可以擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡單模分兩次加工，即落料——沖孔。 方案二：沖孔、落料復(fù)合模。 方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具。 采用方案一，生產(chǎn)率低、工件的累計(jì)誤差大，操作不方便。由該工件為大批量生產(chǎn)。 方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 該零件也與外緣之間的最小距離為 1.25mm，大于些零件要求的最小壁厚 0.7，可以采 用沖孔、落料復(fù)合模具或沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具，復(fù)合模具的形位精度和尺寸精度容易 保證。且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但，由于零件的幾何形狀簡單對稱，模 具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模具生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形 位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、案裝較復(fù)合模具復(fù)雜，通過對 上述三種方案的分析比較，該零件才用第二種方案，復(fù)合模具。 2. 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。分析該工件成形后脫模方 便性，正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取工件不方便，倒裝式 復(fù)合模成形后工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模具。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 2.4 排樣設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有 T 形的特點(diǎn)，直排列時(shí)材料 的利用率較低，采用直對排的排樣方安可以提高材料的利用率，減少廢料。 查最小搭邊值表，得工件間 a=1，側(cè)面為 a1=1.2 經(jīng)邊綜合考慮取 a=1 a1=1.2 計(jì)算條料寬度：B= （24+2*1+1.2+12）mm=39.2mm 步距：S=12+1=13mm 計(jì)算沖壓件毛壞的面積：A=[π*6 2+π*(2.25) 2+4.5*9.75] =172.8mm. 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η 為. 裁單件材料的利用率按式計(jì)算,即 =(2*172.8)÷(39.2*13)×100%=67.8% %10bhn??A? 式中 A—沖裁面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料)； n— 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目； b—條料寬度； h—進(jìn)距。 排樣圖如(2.1)下： 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 (2.1) 2.5 沖裁力的計(jì)算 沖壓力 落料力 F 總= F 1=1.3Lt ? =1.3× 60.35× 0.7×255 =14.005(KN) 式中：F 落 —落料力（N） ； L—工件外輪廓周長，L＝60.35mm； t—材料厚度； —材料的搞剪強(qiáng)度（Mpa） ，查得 [2] ＝255Mpa。? ? 沖孔力 F 沖= F 1=1.3Lt? =1.3×28.075×0.7×255 =6.52(KN) 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 卸料力 F 卸 ＝K 卸 F 落 式中：K 卸 —卸料力因數(shù)，其值由手冊查得 K 卸 ＝0.03。 則卸料力： F 卸 =7×0.03 ×14.04 =420.2(N) 推件力 推件力計(jì)算按下式： F 推 =nK 推 F 沖 式中：K 推 —推件力因數(shù)，其值由 [2]表 2-15 查得Ｋ 推 ＝0.05； n—卡在凹內(nèi)的工件數(shù)， n=7。 推件力則為： F 推 ＝7×0.05×6512.9 =2280.2(N) 模具總沖壓力為： F 總 ＝ F 落 ＋F 卸 ＋F 壓 ＝14004.9+6514.9+2280.2+420.2 =23220.2(N) 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁的壓機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大 30%左右， 所以：F 0 總 =1.3×23220.2N=30186.26N 2.6 壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常 工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，減低模 具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定： （1）對稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 如(2.2)圖所表示： (2.2) 由于工件 x 方向?qū)ΨQ， 由于工件 y 方向?qū)ΨQ， 故壓力中心 X0=0mm 故只需計(jì)算 Y，將工件沖裁圖邊分成 L1、L 2、 L3、 L4 L5 L6 L7 。 yc＝ = 3219 L Y??? ＝(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6+L7Y7)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7) =976.3462/87.072 =11.21mm 其中：L1=32.34mm Y1=6mm L2=19.59mm Y2=16.85mm 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 L3=7.07mm Y3=22.47mm L4=3.14mm Y4=21mm L5=2mm Y5=21.25mm L6=3.14mm Y6=21.07mm L7=19.792mm Y7=6mm 所以壓力中心 G（0，11.21） 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制;沖孔部分明中孔凸模為基準(zhǔn) 計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配 制。 查有關(guān)手冊得間隙值，Z MIN=0.035mm Zmax=0.049mm 沖孔 φ6.3mm 的孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分別加工的方法制作凸、凹模 其中凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查手冊得凸、凹模制造公差 δ 凸 =0.02mm δ 凹 =0.02mm 校核：Z MIN-Zmax =0.014mm，而 δ 凸 + δ 凹 =0.04mm δ 凸 +δ 凹 > ZMIN-Zmax故而只能用配作法制造模具刃口。 沖孔件的以凸模為其準(zhǔn)模。 查表取，磨損系數(shù)：X=0.75mm。 工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差為：φ6.3 0+0.025 R1 102.?02.? 按公式：B 凸 =(B+X△) 0凸S? 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 求得：B 凸 1=(6.3+0.75*0.025) =6.32 mm02.?02.? B 凸 2=(1+0.75*0.02) =1.01 mm02.?02.? 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 對于外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配作法加工法，這種方法有利于獲得最 小的合理間隙。放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如 下： 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于 A 類尺寸。工 件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差為： Φ12 -0.030 24-0.060 R2.5-0.030 查表得磨損系數(shù) X 為：1 按公式：A j=(Amax-X△) 0+△/4 Aj1=(12-1*0。03) 0+0.0075=11.970+0.0075 Aj2=(24-1*0.06)0+0.015=23.940+0.015 Aj3=(2.25-1*0。03) 0+0.0075=2.220+0.0075 2.8 模具總體設(shè)計(jì) 根據(jù)上述分析，零件的沖壓包括沖壓和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù) 合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落 料凹?？锥粗?，應(yīng)在凹模孔設(shè)置推件塊；卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖 孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由 落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈 性卸料板來卸下條料廢料。 因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從前往后送料。 因該制件采用的是倒裝復(fù)合模具，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷就可。為確保零件的質(zhì) 量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高， 所以宜采用后側(cè)導(dǎo)術(shù)模架。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 2.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口。并查表，取 得刃口高度 h=5mm，該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。 凹模高度 H= =13.25mm310 F? 凹模壁厚 C=1.5H=1.5*13.25=19.88mm 凹模的外形尺寸的確定：凹模外形長度 L=（24+2*19.88）=63.76mm 凹模的外形寬度 B=(12+2*19.88)=51.76mm 凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為 65mmX55mmX20mm。 沖孔凸模設(shè)計(jì) 1>、￠6.3 的孔凸模設(shè)計(jì) 為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式，且它 的外形尺寸較小，所以選用 A 形圓凸模，凸模固定板厚度取 18mm。 所以凸模的長度 L=h1+h1+h1=15.7+13=28.7mm。 2> 非圓形凸模設(shè)計(jì) 為了使凸模加工方便，選直通式凸模，其固定方式采用 N7/h6，鉚接固定。 長度 L=28.8mm。 凸凹模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具的復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個(gè)凸凹模具；根據(jù)整體模具 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如右： 確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì) 算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心 重合。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 校核凸凹的強(qiáng)度：查表得凸凹模的最小壁厚為 1mm ，而實(shí)際最小壁厚 為 1.5mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃品尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面隙為 0.036mm-0.049mm。 導(dǎo)料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 導(dǎo)料螺釘是對條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的定位零件。導(dǎo)料螺釘一般設(shè)有 兩個(gè)，并位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在后側(cè)，從前向后送料時(shí)，導(dǎo) 料銷裝在左側(cè)。導(dǎo)料螺釘有固定式的和活動(dòng)式的，本副模具采用固定式導(dǎo)料螺釘，其 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由文獻(xiàn)[6]得，導(dǎo)料螺釘材料一般用 T7、T8，熱處理硬度為 46～52HRC，粗糙 度 1.6μm 下，裝配時(shí)采用 H7/s6，本副模具的導(dǎo)料螺釘材料用 T8。 固定板、墊板 （1）凸模固定板 將凸模或凹模按一定相對位置壓入模具固定后作為一個(gè)定位的零件安裝在上模座 或下模座的板件上。模具中最常見的凸模固定板，分為圓形固定板和矩形固定板兩種， 主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容： ①凸模固定板的厚度一般取凹模的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外 形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩?②固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6，凸模壓裝后端面要與固定板 一起磨平。 ③固定板的上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝 配合面的表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，另一非基準(zhǔn)面可適當(dāng)降低要求。 ④固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無需熱處理淬硬。[4] 根據(jù)模具的工作的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及滿足工作時(shí)的受力要求，這 里取凸模固定板的厚度為 14mm， ，采用45制作。 （2）墊板 如左邊的視圖： 墊板的作用是直接承受和擴(kuò) 散凸模傳遞的壓力，以降低模座 所受的單位壓力，保護(hù)模座一面 被凸模端面壓陷。模具中最為常 見的是凸模墊板，它被裝于凸模 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 固定板與模座之間。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取 4～15mm，根據(jù)模具 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)這里取墊板的厚度為 H=4 mm。墊板材料為 45 鋼，淬火硬度為 43～48HRC。墊 板上、下表面應(yīng)磨平，表面粗糙度為 Ra=1.6～0.8μm，以保證平行度要求。為了便于 模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大 0.3～0.5mm。 模架的設(shè)計(jì) 模架各零件標(biāo)記如下： 導(dǎo)柱標(biāo)記：16?100 GB/T2861.1—90 導(dǎo)套標(biāo)記：16?90?18 GB/T2861.6—90 上模座標(biāo)記：63?63?20 GB/T2855.5—90 下模座標(biāo)記：63?63?25 GB/T2855.2—90 模柄標(biāo)記： A25?30 GB/T2855.1—81 模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 17 所示。 圖 3.17 壓入式的模柄 固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖 圖 3.4 固定擋料銷的結(jié)構(gòu) 選用直徑 φ4mm，h=2mm 材料為 45 鋼 A 型固定擋料銷（JB/T7649.10—94） (3.4) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 2.10 橡膠的選用原則 橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)節(jié)靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件，其 選擇原則如下： ① 為保證橡膠正常工作，所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求： F0 ≥ FX 式中：F 0——橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力（ N） FX———卸料力（ N） ② 為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不超過其自由高度的 45%，一般取 ?H1=（0.35~0.45）H 0 式中：?H 1——橡膠允許的總壓縮量（ mm）, H0——橡膠的自由高度（mm） 橡膠的預(yù)壓縮量一般取自由高度的 10%~15%，即 ?H0.=（0.10~0.15 ）H 0. 式中?H 0.為橡膠的預(yù)壓縮量（mm） 。 ③ 橡膠高度與直徑之比應(yīng)按下試校核： 0.5≤H0./D≤1.5 ④ 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸，橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算： FXY = AP 所以，橡膠橫截面面積為：A= F XY/P 式中：F XY——橡膠產(chǎn)生的壓力，在此取大于或等于卸料力（N） ； P——橡膠所產(chǎn)生的單位面積的壓力（N） ； A——橡膠橫截面面積（mm 2） 。 2.11.聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?65 GB70—85 螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?30 GB68—76 圓柱銷釘標(biāo)記：35 鋼 6?65 GB 119—86 ? 止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：35 鋼 4?6GB119—86 2.12 沖床選用 2.12.1 沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)： 1 所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于總沖壓力，即 F 壓＞F 總 2 壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開高度，因此對于 沖裁，彎曲等模具，其行程不于過大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝 置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩 倍以上，以保證毛坯的放進(jìn)和成行零件的取出。 3 所選壓力機(jī)的最大高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介 于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。 4 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定 的余地。但在過大的工作臺(tái)面上安裝過小尺寸的沖模時(shí)，對工作臺(tái)的受里條件 也是不利的。 2.12.2 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)總沖壓力 F 總=30.186KN,模具閉合高度,沖床工作臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè) 備, 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 用 J23-10 開式雙柱可傾沖床,并在工作臺(tái)面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力：100 KN 滑塊行程： 45mm 行程次數(shù)： 145 次 ∕分 根據(jù)總沖壓力 F 總=30.186KN,模具閉合高度, 沖床工作 臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,選用 J23-10 開式雙分 最大閉合高度： 180mm 連桿調(diào)節(jié)長度： 80mm 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）： 240mm × 370mm 2.13 模具裝配圖： 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 3:模具零件加工工藝 主要零件的加藝工藝過程： 落料凹模加工工藝過程 材料：Gr12 硬度：60～64HRC 序號(hào) 工序號(hào) 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：65×60×18㎜ 2 粗銑 銑六面到尺寸 60.5×53.5×16.3，注意兩大平面與相鄰鄰側(cè)面用標(biāo)準(zhǔn)角尺測量達(dá)基本垂直 3 平面磨 磨光兩大平面厚度達(dá) 15.8㎜，并磨兩相鄰側(cè)面達(dá)四面垂直。垂直度 0.02㎜/100㎜ 4 鉗 ①劃線 劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸 ②鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓?，凹模洞口穿線孔 ③鉸孔 鉸銷釘孔到要求 ④攻絲 攻螺紋絲到要求 5 熱處理 淬火 使硬度達(dá) 60~64HRC 6 平面磨 磨光兩大平面，使厚度達(dá) 15.7㎜ 7 線切割 割凹模洞口，并留 0.01~0.02㎜研余量 8 鉗 ①研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達(dá) 0.8um②配推件塊到要求 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 9 鉗 用墊片層保證凸凹模與凹模間隙均勻后，凹模與上模座配作銷釘孔 10 平磨 磨凹模板上平面厚度達(dá)要求 11 鉗 總裝配 凹凸模加工工藝過程 材料：Cr12Mov 硬度：60～64HRC 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：25×15×25㎜ 2 仿形銑 銑出大體輪廓 3 平磨 磨高度兩平面到尺寸 24.3㎜ 4 鉗 ① 劃線 在長度方一側(cè)線切割?yuàn)A位 6㎜后，分中劃凸模輪廓線并劃 兩凹模洞口中線 ② 鉆孔 按凹模洞口中心鉆線切割穿絲孔 ③锪擴(kuò)凹模落料沉孔到要求，鉆螺紋底孔并攻絲到要求 5 熱處理 淬火 硬度達(dá) 60～64HRC 6 平磨 磨高度到 23.3㎜ 7 線切割 割凸模及兩凹模，并單邊留 0.01～0.02 研磨余量 8 鉗 ① 研配 研凸凹模并配入凸模固定板② 研 各側(cè)壁到 0.8um 9 平磨 磨高度到要求 10 鉗 總裝配 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 總結(jié)語 焊片件屬于簡單沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件 是兩次沖裁成的，然后相應(yīng)選取各次沖裁時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是最后一次沖壓模 具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算沖壓時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確 定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取 了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少廢品的產(chǎn)生。 本焊片件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，高度不高適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利 加工和取件，必須有足夠的高度，因此需要改變導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長度，以達(dá)到要求。模 具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào) 整和維護(hù)。 焊片模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識(shí)做了更 深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí) 的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí) 踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰 飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 致 謝 時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過，而我也即將離開我們尊敬的老師、友 好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是 一件必不可少的事。 畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門的教科書上沒有的，這就需要自己到圖 書館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問題，必須通過所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的 資料及自己的不斷努力才能解決。 在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng) 于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來， 使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；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(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過程中難免要遇到很多問 題，但經(jīng)過課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的餓設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在老師的悉心指導(dǎo)及同 學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我 在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，使自己的 能力得到很大程度的提高。 最后，再次感謝原老師、于老師等在這一段時(shí)間給予無私的指導(dǎo)和幫助，并向你 們致以深深的敬意！在以后的工作上，不辜負(fù)你們對我們寄予的厚望！ 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 參考文獻(xiàn) [1]王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[ M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2]肖祥芷、王孝培主編.中國模具設(shè)計(jì)大典 3. 江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003 [3]劉建超、張寶忠主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：高等教育出版社，2004 [4]薛彥成主編.公差配合與技術(shù)測量.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [5]翟德梅、段維峰主編.模具制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6]楊占堯主編.沖壓模具圖冊. 北京：高等教育出版社，2004 [7]王樹勛、高廣升主編.冷沖模具結(jié)構(gòu)圖冊大全.廣東：華南理工大學(xué)出版社，1994 [8]馮炳堯、韓泰榮、蔣文森主編.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版 社，1998 [9]原紅玲 主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008