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課程設(shè)計說明書(論文)
作 者：
學(xué) 號：
學(xué)院（系、部）：
專 業(yè)：
題 目： 墊片落料模具設(shè)計
指導(dǎo)者：
評閱者：
2012年X月 XX
課程設(shè)計說明書（論文）中文摘要
本文分析了墊片的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和原材料性能，并具體指出了該產(chǎn)品的成型難點；擬定了模沖孔落料模具沖壓工藝方案；詳細闡述了排樣設(shè)計方法和過程，確定了該產(chǎn)品需要落料的二維和排樣圖；完成了所有必要的工藝計算，包括模具刃口尺寸、各工位沖壓力、總的沖壓工藝力、壓力中心等；概述了模具概要設(shè)計方法，系統(tǒng)的闡述了模具主要零件的結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)的選用。同時闡述了模具的工作過程、各成形動作的協(xié)調(diào)性并對設(shè)備選擇和核算進行了較為細致的敘述。
關(guān)鍵詞 模具 工藝分析 零件設(shè)計 模具設(shè)計
第III頁
課程設(shè)計說明書（論文）外文摘要
Title Design of the Stamping Process and the
die for the spring hook
Abstract
This paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of ench process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading.
Keywords bend product progressive-die technical analysis
die design
XXX學(xué)院課程設(shè)計說明書（論文）
目錄
前言 1
第一章工藝設(shè)計 3
1.1零件介紹 3
1.2零件工藝性分析 3
1.3工藝方案的確定 6
第二章排樣設(shè)計 7
2.11 毛坯排樣設(shè)計 7
2.2材料的利用率 7
第三章工藝計算 9
3.1沖壓工藝力的計算 9
3.1.1沖裁力計算 9
3.1.2卸料、頂件力的計算 10
3.2壓力中心計算 11
第四章模具詳細設(shè)計 12
4.1工作零件 12
4.1.1沖裁凸、凹模 13
4.1.2凸模高度設(shè)計 15
第七章結(jié)論 16
參考文獻 17
前言
沖壓加工技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，在國民經(jīng)濟各工業(yè)部門中，幾乎都有沖壓加工或沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)。沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。沖裁是利用模具使板料的一部分沿一定的輪廓形狀與另一部分產(chǎn)生分離以獲得制件的工序。
如沖裁的目的在于獲得一定形狀和尺寸的內(nèi)孔，封閉曲線以外部分為制件稱為沖孔；沖裁的目的在于獲得具有一定外形輪廓和尺寸的制件，封閉曲線以內(nèi)的部分為制件稱為落料。顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。
如拉伸模是將板彎成一定形狀和角度的零件的成形方法，是板料沖壓中加工工序之一。 沖壓生產(chǎn)主要是利用沖壓設(shè)備和模具實現(xiàn)對金屬材料（板料）的加工過程。所以沖壓加工具有如下特點：
1）生產(chǎn)效率高、操作簡單、內(nèi)容實現(xiàn)機械化和自動化，特別適合于成批大量生產(chǎn)；
2）沖壓零件表面光滑、尺寸精度穩(wěn)定，互換性好，成本低廉；
3）在材料消耗不多的情況下，可以獲得強度高、剛度大、而重量小的零件；
4）可得到其他加工方法難以加工或無法加工的復(fù)雜形狀零件。
由于沖壓加工具有節(jié)材、節(jié)能和生產(chǎn)效率高等突出特點，決定了沖壓產(chǎn)品成本低廉，效益較好，因而沖壓生產(chǎn)在制造行業(yè)中占重要地位。
本論文主要對端蓋沖壓模具設(shè)計為主線，依據(jù)模具的基本組成部分，采取基礎(chǔ)和設(shè)計技巧相結(jié)合，理論與實踐相結(jié)合，圖例與剖析相結(jié)合，模具設(shè)計與加工工藝相結(jié)合的方式，分析端蓋的沖壓工藝性，提出設(shè)計其模具的多種方案，通過比較分析設(shè)計出較合理的模具。同時，從模具的加工工藝的角度出發(fā)，分析并提供便于加工的模具結(jié)構(gòu)形式，使模具設(shè)計和加工更加緊密的結(jié)合在一起。
本論文在設(shè)計時廣泛吸收了國內(nèi)外各個領(lǐng)域成熟的經(jīng)驗和最新的參考資料，并在模具的成型零部件等關(guān)鍵部位采用了國內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)模具鋼。為了順應(yīng)形勢發(fā)展的需要，在技術(shù)上也有一定的創(chuàng)新，使用了計算機輔助設(shè)計來繪圖，像PRO/E、AUTOCAD等，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。
畢業(yè)設(shè)計是按檢閱資料、學(xué)習(xí)、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進行的。本論文是關(guān)于介紹我在畢業(yè)設(shè)計中做的一副端蓋沖孔落料模具和拉伸模的全部設(shè)計資料，文中包含了較詳細的工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及沖壓機床的選擇。整個設(shè)計是在老師的輔導(dǎo)下以及和同學(xué)的相互探討下完成，通過這次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，我增加了專業(yè)知識，豐富了視野，提高了自主創(chuàng)新的能力。但是，我畢竟是初次接觸級進模具如此具體的設(shè)計，再加上知識經(jīng)驗的局限現(xiàn)性，設(shè)計內(nèi)容可能會有一些漏洞和錯誤，學(xué)生的所有不足之處，殷切希望各位尊敬的老師及所有的評委能給予指正和指導(dǎo)，謝謝各位老師。
第一章 工藝設(shè)計
1.1 零件介紹
本次畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品見圖1.1所示，材料為厚1mm的45鋼鋼板料,要求批量為中批量。該零件屬于典型的沖裁件。
圖1.1墊片零件圖
1.2 零件工藝性分析
零件尺寸：圖中零件的標(biāo)注公差的為IT12級精度，其余未注由圖中技術(shù)要求可知為IT14級，零件的尺寸較小，成形的位置較為緊湊，成形比較簡單。
零件材料為45鋼，有很良好的塑性，料厚為1mm屬薄料，沖壓性能良好。
零件的結(jié)構(gòu)：零件需要經(jīng)過一次沖裁，零件的結(jié)構(gòu)比較對稱，沖壓性能仍然很良好。
綜上所述，得到結(jié)論：零件具有較好的可沖壓性。
1.3 工藝方案的確定
工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的方案。
沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進沖裁。
復(fù)合沖裁是在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序；級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序，排列成一定順序，組成級進模，在壓力機的一次行程中，模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可以完成一個沖裁件。該工件只有落料一個基本工序，所以直接采用單工序模具
第二章 排樣設(shè)計
2.1毛坯排樣設(shè)計
在進行模具設(shè)計時，首先要設(shè)計條料排樣圖，條料排樣圖的設(shè)計是模具設(shè)計時的重要依據(jù)。模具條料排樣圖設(shè)計的好壞，對模具設(shè)計的影響是很大的，排樣圖設(shè)計錯誤，會導(dǎo)致制造出來的模具無法沖制零件。條料排樣圖一旦確定，也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數(shù)、零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設(shè)計形式等一系列問題。在本模具中，排樣設(shè)計總的原則是先進行沖切廢料，然后拉伸，最后切斷，并要考慮模具的強度、剛度，結(jié)構(gòu)的合理性。
沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣合理就能用同樣的材料沖出更多的零件來，降低材料消耗。大批量生產(chǎn)時，材料費用一般占沖裁件的成本的60%以上。因此，材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，特別對貴重的有色金屬。排樣的合理與否將影響到材料的經(jīng)濟利用、沖裁質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)操作方便與安全等。
排樣的意義就在于保證用最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率得到合格的零件。
毛坯在板料上可截取的方位很多，這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性。典型毛坯排樣：單排、斜排、對排、無費料排樣、多排、混合排。
根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)特征，決定采用單排、中間載體。采用這種毛
坯排樣的模具結(jié)構(gòu)的相對簡單，模具制造較為方便。
1.條料搭邊值的確定
搭邊是指排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不拉伸，便于送進，并能使沖模的壽命得到提高。
由參考文獻[3]表2-5得：
材料厚度為1mm時，條料長度大于20mm，搭邊可以取a=2mm，a1＝2mm。
2.條料的寬度
條料采用無側(cè)壓，可以確定條料與導(dǎo)料銷的間隙和條料寬度偏差分別
為由參考文獻[3]中公式2-24得
=【40+2×2】 =44mm
3.步距
沖裁模的步距是確定條料在模具中每送進一次，所需要向前移動的固定距離。步距的精度直接影響到?jīng)_件的精度。設(shè)計連續(xù)模時，要合理的確定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相鄰工位的距離。連續(xù)模任何相鄰兩工位 距離都必須相等。
此次畢業(yè)設(shè)計的條料為單排，步距的基本尺寸等于沖壓件的外形輪廓尺寸和兩沖壓件間的搭邊寬度之和，其步距基本尺寸由參考文獻[3]得：
S = L + a
式中S---沖裁步距
L---沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值
a----沿送進方向的搭邊值
該零件的步距確定為： S= L + a=40+2 = 42mm
a) 產(chǎn)品圖
橫向單排
圖2.1 排樣圖示意圖
毛坯排樣圖如圖2.1(、d))所示，考慮取件的方便性，最后選擇橫向單排。
第三章 工藝計算
3.1 沖壓工藝力的計算
工藝計算是模具設(shè)計的基礎(chǔ)，只有正確的計算出各道工序的凸凹模尺寸、沖壓力、毛壞尺寸等，才能設(shè)計出正確的模具。而且是選用壓力機、模具設(shè)計以及強度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機的潛力，避免因超載而損壞壓力機，所以計算是非常必要的。
工藝計算是選用壓力機、模具設(shè)計以及強度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機的潛力，避免因超載而損壞壓力機，所以計算是非常必要的。
3.1.1沖裁力計算
沖裁力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。
沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離所需要的力，它與材料的厚度、工件的周長、材料的力學(xué)性能等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計模具、選擇壓力機的重要參數(shù)。計算沖裁力的大小是為了合理的利用沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設(shè)計的模具必須能夠傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
該模具采用彈性卸料和下方出料方式?？倹_壓力由沖裁力、卸料力和推件力組成。由于采用復(fù)合沖裁模，其沖裁力由落料沖裁力和沖孔沖裁力兩部分組成
沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。平刃沖模的沖裁力可按下式計算：
（3.1）
式中 F——沖裁力（N）；
L——零件剪切周長（mm）；
t——材料厚度（mm）；
——材料抗拉強度（MPa）。
K——系數(shù),一般取K=1.3。
已知零件材料是45鋼鋼,取=450Mpa，材料厚度t=1mm,L值由全部沖裁線即沖裁零件周長尺寸組成
：
1） 落料、沖孔沖裁力。材料45鋼鋼的抗拉強度可按
2） 卸料力。查表得卸料力系數(shù)。
3） 總沖壓力的確定。
所以總沖壓力=59535N=6MP
。
沖壓力合力的作用點稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄的軸線以及和壓力機滑塊的中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導(dǎo)向機構(gòu)滑動件之間的磨損，提高運動精度以及模具和壓力機的壽命。
沖模壓力中心的求法，采用求平衡力系合力作用點的方法。由于絕大部分沖
裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力作用點可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的重心。具體的方法如下：
1） 按比例畫出沖壓輪廓線，選定直角坐標(biāo)x-y;
2） 把圖形分成幾部分，計算各部分長度L1、L2、….Ln，并求出各部分重心位置的坐標(biāo)值；
3） 按下列公式求出沖模壓力中心的坐標(biāo)值（X0,Y0）
由于該零件形狀對稱，所以壓力中心在該零件的中點上坐標(biāo)值（X0,Y0）。
第四章 模具詳細設(shè)計
4.1 工作零件
4.1.1沖裁凸、凹模刃口尺寸計算
一、沖裁凸、凹模刃口尺寸計算原則
計算沖裁凸、凹模刃口的依據(jù)為：①沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相等，沖孔尺寸與凸模刃口尺寸相同。②零件的尺寸精度。③合理的間隙值。④磨損規(guī)律，如圓形凹模尺寸磨損后變大，凸模尺寸磨損后變小，間隙磨損后變大。⑤沖模的加工制造方法。因而在計算人口尺寸時應(yīng)按下述原則進行。
㈠ 保證沖出合格的零件
根據(jù)沖裁變形規(guī)律，沖孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。因而沖孔時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)。落料時，以凹模為基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)件的尺寸應(yīng)在零件的公差范圍內(nèi)。沖孔時間隙取在凹模上，落料時間隙取在凸模上。
㈡ 保證模具有一定的使用壽命
新模具的間隙應(yīng)是最小的間隙，磨損后到最大合理間隙?？紤]到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計凸、凹模刃口尺寸時，對基準(zhǔn)刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其人口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。
㈢ 考慮沖模制造修理方便，降低成本
為使新模具的間隙值不小于最小合理間隙，一般凹模公差標(biāo)注成+，凸模公差標(biāo)注成。間隙能保證的條件下不要把制造公差定的太緊。一般模具制造精度比工件精度高2至4級。若零件沒有標(biāo)注公差，對于非圓形見按國家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14精度處理。本畢業(yè)設(shè)計對未標(biāo)注公差的零件尺寸采用IT12精度處理。
二、沖裁刃口尺寸計算方法
制造沖模的關(guān)鍵主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其間隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸計算公式和公差標(biāo)注也不同。凸、凹模刃口尺寸的計算方法基本上可分為兩類，分別加工與配合加工，對于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁，為了保證凸、凹模之間的間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中一件（凸模或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件來加工另一件，使他們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點是
⑴ 模具間隙是在配制中保證的，因此不需要較核，所以加工基準(zhǔn)時可以適當(dāng)放寬公差，使其加工容易。
⑵ 尺寸標(biāo)注簡單，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，配制件僅標(biāo)注基準(zhǔn)尺寸并注明配做所留間隙值。
由于形狀復(fù)雜工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模與凹模磨損情況也不同，有變大的、有變小的、也有不變的，必須對有關(guān)尺寸進行具體分析后，按前述尺寸計算原則區(qū)別對待。
查表2-1得模具沖裁間隙值，，查表2.11的凸、凹模制造公差：，，查表2-4得，因數(shù)x=0.75, 取0.2
校核：Zmax-Zmin=0.15-0.12=0.04mm，
滿足校核條件
1. 沖孔 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模。
⑴變小的尺寸 這類尺寸就是前面所述沖孔基準(zhǔn)件凸模尺寸，應(yīng)按式：應(yīng)用公式:
⑵增大的尺寸 這類尺寸在沖孔凸模上相當(dāng)于落料基準(zhǔn)件凹模尺寸，應(yīng)按式計算：
⑶無變化的尺寸 這類尺寸可分為以下情況：
當(dāng)孔的尺寸為時 =
當(dāng)孔的尺寸為時 =
當(dāng)孔的尺寸為時
（1）落料 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配做凸模
4.1.2凸模高度設(shè)計
凸模的長度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時要考慮凸模的修磨量以及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。本模具設(shè)計采用彈性卸料板，凸模的長度計算可按下式：
L=
式中——凸模固定板的厚度mm；
——卸料板的厚度mm；
t——材料的厚度mm；
h——附加長度mm。包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等。一般取h=15至20mm。
本次級進模具設(shè)計的凸模長度設(shè)計是以第六工位拉伸凸模高度h為基準(zhǔn)，
其余的凸模長度以此為基準(zhǔn)進行必要的加長或縮短。
結(jié) 論
在本課題落料模，采用二維的畫法，首先根據(jù)零件的形狀進行工藝性分析，然后選擇最佳的成形工藝方案進行落料；然后進行條料寬度算出的數(shù)據(jù)進行排樣設(shè)計，得出最佳的排樣設(shè)計方案；計算落料時凸模、凹模的尺寸，利用分別加工法加工；最后根據(jù)排樣圖以及各零件的尺寸，確定模具的基本結(jié)構(gòu)。本模具采用后置導(dǎo)柱模架，滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套機構(gòu)導(dǎo)向，彈性卸料板卸料，采用彈頂裝置頂料。導(dǎo)料板導(dǎo)料，側(cè)刃粗定位，導(dǎo)正銷精定位，完成零件的切邊、拉伸和落料；大批量生產(chǎn)時加上條料自動送料裝置。模具主要有上模座、下模座、墊板、凹模墊板、凸模固定板、凹模固定板、卸料板。
7.2 本課題的特色與創(chuàng)新
1．在模具設(shè)計之前，參閱了國內(nèi)外眾多的設(shè)計事例，優(yōu)化了設(shè)計理
2．由于該零件的材料是有色金屬，而且尺寸比較小，在模具設(shè)計過程中，盡可能的簡化模具結(jié)構(gòu)。
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