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1、連接板落料、沖孔復(fù)合?！井厴I(yè)設(shè)計(jì)】 摘要 本論文應(yīng)用所學(xué)專業(yè)理論課程和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行了冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容。通過本次設(shè)計(jì)，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了相應(yīng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對相關(guān)的課程進(jìn)行了全面的復(fù)習(xí)，使獨(dú)立思考能力有了提高。本設(shè)計(jì)采用落料沖孔復(fù)合模，模具設(shè)計(jì)制造簡便易行。落料沖裁效果好，能極大地提高生產(chǎn)效率。本設(shè)計(jì)主要工序包括：沖孔和落料。本設(shè)計(jì)分別論述了產(chǎn)品工藝分

2、析，沖壓方案的確定，工藝計(jì)算，模板及主要零件設(shè)計(jì)，模具裝配等問題。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是確定復(fù)合模內(nèi)型和結(jié)構(gòu)形式以及工藝性，繪制模具總圖和非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。 關(guān)鍵詞：冷沖壓；沖裁；落料 目錄 前言1 1 設(shè)計(jì)課題及設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 1.1 設(shè)計(jì)課題 2 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 3 2 工藝方案分析及確定 3 2.1 零件的工藝分析 3 2.2 工藝方案的確定 3 2.3 排樣的確定 4 3 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 6 3.1 沖壓力與壓力中心的計(jì)算 6 3.2 工作零件刃口尺寸計(jì)算 7 3.3 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他模具結(jié)構(gòu)零件 8 3.4 沖壓設(shè)備的選用 10 致謝11 參 考

3、文 獻(xiàn) 12 前言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，模具設(shè)計(jì)是模具專業(yè)一個(gè)最重要的教學(xué)環(huán)節(jié),是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是我們對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，通過對專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，使學(xué)生對模具從設(shè)計(jì)到制造的過程有了一個(gè)基本的了解和認(rèn)識，為以后的工作及進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的有兩個(gè)：一是讓學(xué)生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運(yùn)用工程軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。二是掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。 本文是連接板落料、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)說明書，結(jié)合模具的設(shè)計(jì)，廣泛聽取各位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗(yàn)證編制而成。為了達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化和

4、合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻(xiàn)，力求內(nèi)容簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。文中附有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明。 1 設(shè)計(jì)課題及設(shè)計(jì)任務(wù)書 1．1 設(shè)計(jì)課題 連接板落料、沖孔復(fù)合模 1.1.1課題來源 與系部相關(guān)人員及指導(dǎo)教師探討，設(shè)計(jì)一套連接板復(fù)合模。 1.1.2課題研究的目的與基本要求 (1)目的 ①用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識，進(jìn)行一項(xiàng)冷沖模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力。 ②擴(kuò)充“冷沖模設(shè)計(jì)”課程所學(xué)內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。 ③掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本知識。如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 (2)基本

5、要求 ①達(dá)到課題研究的目的所提的要求。 ②以生產(chǎn)者的身份來設(shè)計(jì)模具，為求所設(shè)計(jì)模具適合在所在設(shè)備條件下生產(chǎn)，即要綜合生產(chǎn)實(shí)際，又要滿足生產(chǎn)要求，更要提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 本設(shè)計(jì)為連接板落料、沖孔復(fù)合模具，設(shè)計(jì)工件如圖1.1所示： 圖1.1 技術(shù)要求： 1.零件名稱：連接板 2.生產(chǎn)批量：大批 3.材料：A3 4材料厚度：t=1.6mm 2 工藝方案分析及確定 2.1 零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計(jì)是否合理。一般來講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則

6、，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等是確定沖裁件工藝實(shí)應(yīng)性的主要因素。根據(jù) 這一要求對該零件進(jìn)行工藝分析如下： 1材料:該沖裁材料為A3鋼是普通碳素鋼,具有良好的可沖壓性。 2零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖裁。 3尺寸精度：只有孔心距精度要求較高故采用IT11級，其余均采用14級。 2.2 工藝方案的確定 確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案，應(yīng)進(jìn)行全面的工藝分析分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)最佳的

7、合理沖壓工藝方案。 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以采用以下3種工藝方案： (1)先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 (2)落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 (3)沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案（1）模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。方案（2）和方案（3）對于該零件都可以采用，但由于孔心距尺寸精度要求高，為更好地保證尺寸精度，最后確定用復(fù)合沖裁的方式進(jìn)行生產(chǎn)。 工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)及彈性卸料方式。 2.3 排樣的確定 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減

8、少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。 2.3.1沖裁件的排樣 排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。 根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。 考慮到該制件的生產(chǎn)綱領(lǐng)與加工條件，采用條料加工有余料的排樣。排樣圖見右圖2.1： 圖2.1 2.3.2材料利用率 衡量材料經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料利用率。 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為 η= （2.1） 式中：　　　A——沖裁

9、件面積（包括沖出小孔在內(nèi)）（mm2）； B——條料寬度（mm）； H——進(jìn)距（mm）. η= =3342/4410 =75.8% 一張板料上總的材料利用率η∑為： η∑ = 式中：N——張條料上的沖件總數(shù)目； L——板料長度（mm）； B——板料寬度（mm）； A——沖裁件面積（mm2）； 查板材標(biāo)準(zhǔn).選600mmx2000mm的鋼材,每張鋼板可剪裁為5張條料(5mmx2000mm),每張條料可沖47個(gè)工件: η∑ = =65.4% 2.3.3搭邊 排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料

10、有一定剛度，便于送料。 搭邊數(shù)值取決于以下因素： （1）工件的尺寸和形狀。 （2）材料的硬度和厚度。 （3）排樣的形式（直排、斜排、對排等）。 （4）條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。 （5）擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)再經(jīng)過簡單計(jì)算確定的。 查表2—得搭邊值：a=2.5mm，a1=2mm ，故取搭邊值為：a=2.5mm，a1=2mm。 3 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算　 3.1 沖壓力與壓力中心的計(jì)算 3.1.1沖裁方式與沖壓力的計(jì)算： 當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方

11、式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。 3.1.2沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計(jì)算： F=Aτ & (3.1) 式中：A為剪切斷面面積，τ為板料的抗剪強(qiáng)度。 考慮到刃口的磨損、間隙的波動(dòng)、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，于是在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計(jì)算： F=1.3LTτ （3.2） 式中 ：L ——沖裁輪廓的總長度(mm); T——板料厚度(mm); τ——板料的抗剪強(qiáng)度(MPa)。 經(jīng)查資料取τ

12、=450，τ按非退火A3鋼板計(jì)算 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，得沖裁力為： 落料 F=1.3(23.1420+602)1.6450=330KN 沖孔 F1=1.323.141021.6450=117.6KN 3.1.3卸料力、推件力的計(jì)算 由于影響卸料力、推件力的因素很多，無法準(zhǔn)確計(jì)算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： FQ1=K1F (N) （3.3） FQ2=K2nF (N) （3.4） 式中： FQ1、FQ2——分別為卸料力、推件力； K1、K2——分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)，其值見表3.1 n——同時(shí)卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料數(shù)， F——沖裁力（N），按式（3.1）計(jì)算。

13、表3.1卸料力、推件力系數(shù)表 材料種類 板料厚度/mm K1 K2 鋼 ~0.1 0.06~0.09 0.1 >0.1~0.5 0.045~0.07 0.065 >0.5~2.5 0.025~0.06 0.050 >2.5~6.5 0.02~0.05 0.045 >6.5 0.15~0.04 0.025 查表3.1得K1=0.05 K2=0.05。代入公式得： 卸料力FQ1=K1F=3300.05=16.5KN 推件力FQ2=K2nF=20.05117.6=11.76KN 3.1.4總沖裁力的計(jì)算 根據(jù)工件的要求已及對模具的要求

14、，故選總沖壓力為： F總=330+117.6+16.5+11.76=475.86KN 3.1.5壓力中心的計(jì)算 該零件是對稱的，所以壓力中心在該零件的幾何中心。 3.2 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置。沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。既已落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。 具體刃口尺寸計(jì)算見下表： 基本尺寸及分類 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計(jì)算公式 制造公差 計(jì)算結(jié)果 落料凹模 工件公差為IT14級,故X=0.5 沖孔凸模 同上 同上 同上 孔心距 同

15、上 X=0.75 3.3 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他模具結(jié)構(gòu)零件 3.3.1凹模尺寸 凹模厚度 H=Kb(≥15mm) =0.26100=26mm 其中K查表3.2，利用插值法得K=0.26。 凹模邊緣壁厚 C≥(1.5-2)H C=(1.5-2)26=(39-52),實(shí)取C=50mm 凹模邊長 L=b+2C=100+250=200mm 查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6743.1-94；凹模寬160mm。 因此確定凹模外形尺寸為20016026mm，將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實(shí)際凹模尺寸為20016020mm。 表3.2凹模厚度系數(shù)K t b 1 2 ≤5

16、0 0.35 0.42 ＞50-100 0.22 0.28 3.3.2凸凹模尺寸 凸凹模長度：L=h1+h2+h =20+20+16.6=56.6mm 其中h1：凸凹模固定板厚度； h2：卸料板厚度 h：增加高度（包括凸凹模進(jìn)入凹模的深度，彈性元件安裝高度）。 3.3.3沖孔凸模尺寸 沖孔凸模尺寸：L凸 馬棚網(wǎng) =h1+h2+h3 =20+10+20=50mm 式中：h1——凸模固定板厚度，h2——空心墊板厚度，h3——凹模板厚度。 3.3.4其他模具結(jié)構(gòu)零件 根據(jù)凹模零件尺寸，結(jié)合倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，查JB/T 2885.1-94，確定其他模具結(jié)構(gòu)零件，如

17、下表所示： 序號 名稱 長寬厚 材料 數(shù)量 1 上墊板 2001608 T8A 1 2 凸模固定板 20016020 45 1 3 空心墊板 20016010 45 1 4 卸料板 20016020 45 1 5 凸凹模固定板 20016020 45 1 6 下墊板 2001608 T8A 1 根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸,結(jié)合倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，查JB/T 2855.5-94選取后側(cè)導(dǎo)柱200160標(biāo)準(zhǔn)模架一副。 3.3.5典型零件加工工藝方案如下 以凹模板的加工為例，典型零件的加工工藝為：備料——熱處理——磨平面——鉗工

18、——磨平面——熱處理——線切割。工藝過程如表3.3 。 表3.3 凹模板加工工藝 序號 工序名稱 工序的主要內(nèi)容 1 備料 根據(jù)圖紙下適合的毛胚料 2 熱處理 退火 3 磨平面 銑(刨)六平面 4 鉗工 劃線、打螺紋孔、銷釘孔和穿絲孔 5 磨平面 光上下平面至圖紙要求 6 熱處理 淬火、回火達(dá)到硬度要求 7 線切割 線割內(nèi)型,保證間隙達(dá)到要求 3.4 沖壓設(shè)備的選用 壓力機(jī)對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機(jī)在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動(dòng)精度。 當(dāng)壓力機(jī)的動(dòng)精度不好時(shí)，就等于用精度不好的壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工。由于測量

19、動(dòng)精度很困難，目前還沒有壓力機(jī)動(dòng)精度的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家也只保證壓力機(jī)的靜精度。因此壓力機(jī)的動(dòng)精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及對壓力機(jī)生產(chǎn)廠家的信任程度來推斷。 根據(jù)總的沖裁力、模具閉合高度、沖床工作臺面尺寸等,故選壓力機(jī)型號為J23----63開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制墊塊。其技術(shù)規(guī)格如下: 公稱壓力： 630KN 滑塊行程 : 150mm 滑塊行程次數(shù): 50次/分 最大的封閉高度為: 360mm 連桿調(diào)節(jié)長度: 80mm 工作臺尺寸前后: 前后480mm左右710mm 致謝 本文是在論文指導(dǎo)老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治

20、學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我也學(xué)到了許多有關(guān)設(shè)計(jì)方面的知識，對其現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢有了很大的了解。 通過這次模具設(shè)計(jì)，本人在多方面能力都得到了提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了本專業(yè)所學(xué)課程的理論知識和結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)，通過實(shí)際設(shè)計(jì)從而培養(yǎng)和提高了自己的獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能，懂得了從分析零件的工藝性入手，確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

21、，同時(shí)對各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。并提高了查閱設(shè)計(jì)資料和手冊的能力，熟悉了設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。 感謝各位老師與同學(xué)們的幫助。 由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在 設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請老師們多多指教,我十分的樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。 參 考 文 獻(xiàn) ［1］楊關(guān)全.模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)［M］.第2版.北京:北京師范大學(xué)出版社，2008. ［2］李澄,吳天生,聞百橋.機(jī)械制圖［M］.第2版.北京:高等教育出版社，2003. ［3］楊關(guān)全,熊良猛.冷沖模設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo)［M］.第1版.大連:大連理工大學(xué)出版社，2007. ［4］高祥芷,王孝培.中國模具工程大典［M］.第2版.北京:電子工業(yè)出版社，2007. ［5］劉建超,張寶忠.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造［M］.第2版.北京:高等教育出版社，2004. ［6］郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊［M］.第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005. ［7］王運(yùn)炎,葉尚川.機(jī)械工程材料［M］.第2版.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2000. 2010-9-26 17