汽車轉向螺帽墊片沖壓模具設計【沖孔落料復合?!?/h1>
汽車轉向螺帽墊片沖壓模具設計【沖孔落料復合?!?沖孔落料復合模,汽車,轉向,螺帽,墊片,沖壓,模具設計,沖孔,復合
西南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)設計(論文)任務書題目名稱汽車轉向螺帽墊片沖壓模具設計學生姓名余白雪準考證號070114366426題目來源教師科研 社會實踐實驗室建設 其他題目類型理論研究 應用研究設計開發(fā) 其它選題背景及目的在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具是重要的工藝裝備之一,它在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛應用。由于采用模具進行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約原材料、降低成本并保證一定的加工質量要求,所以汽車、飛機、拖拉機、電器、儀表和日常品等產(chǎn)品的零部件很多都采用模具進行加工。 止動墊片,是汽車和其他機動類機械中常見的一種部件,具有良好的沖壓工藝性,用模具生產(chǎn)其產(chǎn)品具有生產(chǎn)率高、成本低、質量好等特點。通過設計讓學生能夠綜合運用所學的知識,對機械設計、制造工藝、材料及熱處理、沖壓工藝與模具設計等專業(yè)知識進行綜合性檢驗。在設計的過程中培養(yǎng)我們獨立思考問題、鍛煉解決問題的能力,為將來的工作構筑扎實的基礎。工作任務及要求設計任務:對汽車轉向螺帽墊片進行工藝分析,并設計出一套可靠的沖壓模具。設計要求:1、沖壓件工藝性分析,確定沖載工藝方案,完成材料選取及尺寸精度的相關分析。2、確定總體方案,進行工藝尺寸計算,完成排樣設計,工藝力壓力機公稱壓力的確定,刃口尺寸計算。3、模具結構設計,確定模具類型定位與卸料方式及模架的選取。4、主要零部件的設計,完成工作零部件的結構及定位零件的設計。5、最終完成整套模具的設計。要求模具結構合理,運動平穩(wěn)、安全、可靠,能完成350000次合格產(chǎn)品批量的生產(chǎn)任務。6、完成整套沖壓模具的設計:要求用AUTO或UG畫出模具零件三維圖、二維工程圖及總裝圖。制圖要符合最新國家機械制圖標準GB/T 4458.1-2002。7、設計任務量:論文(不低于1.5萬字)要求思路清晰、論述充分、語句通順、格式圖表編排規(guī)范,裝配圖及零件圖(折合圖紙不低于2.5張A0),演講文稿。時間安排1、開題報告: 2015年 04 月 25 日至 2015年05 月 20 日2、完成初稿: 2015年05月 21 日至 2015年08 月 26 日3、答 辯: 2015年08 月 28 日至 2015年09月 15 日以上內容由指導教師填寫指導教師簽 字教師姓名: 年 月 日助學點審核審核意見:組長簽字: 年 月 日學生接受任務簽字接受任務時間: 年 月 日 學生簽名:西南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)設計(論文)申報表學生姓名余白雪性別女年齡20準考證號070114366426學生住址宜賓職業(yè)技術學院現(xiàn)代制造工程系聯(lián)系電話18380809012畢業(yè)設計(論文)題目名稱汽車轉向螺帽墊片沖壓模具設計擬請指導教師郭晟指導教師職稱講師指導教師電話15881396969指導教師單位宜賓職業(yè)技術學院現(xiàn)代制造工程系選題背景及目的在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具是重要的工藝裝備之一,它在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛應用。由于采用模具進行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約原材料、降低成本并保證一定的加工質量要求,所以汽車、飛機、拖拉機、電器、儀表和日常品等產(chǎn)品的零部件很多都采用模具進行加工。止動墊片,是汽車和其他機動類機械中常見的一種部件,具有良好的沖壓工藝性,用模具生產(chǎn)其產(chǎn)品具有生產(chǎn)率高、成本低、質量好等特點。通過設計讓學生能夠綜合運用所學的知識,對機械設計、制造工藝、材料及熱處理、沖壓工藝與模具設計等專業(yè)知識進行綜合性檢驗。在設計的過程中培養(yǎng)我們獨立思考問題、鍛煉解決問題的能力,為將來的工作構筑扎實的基礎。工作任務及要求設計任務:對汽車轉向螺帽墊片進行工藝分析,并設計出一套可靠的沖壓模具。設計要求:1、沖壓件工藝性分析,確定沖載工藝方案,完成材料選取及尺寸精度相關分析。2、確定總體方案,進行工藝尺寸計算,完成排樣設計,工藝力壓力機公稱壓力的確定,刃口尺寸計算。3、模具結構設計,確定模具類型定位與卸料方式及模架的選取。4、主要零部件的設計,完成工作零部件的結構及定位零件的設計。5、最終完成整套模具的設計。要求模具結構合理,運動平穩(wěn)、安全、可靠,能完成350000次合格產(chǎn)品批量的生產(chǎn)任務。6、完成整套沖壓模具的設計:要求用AUTO或UG畫出模具零件三維圖、二維工程圖及總裝圖。制圖要符合最新國家機械制圖標準GB/T 4458.1-2002。7、設計任務量:論文(不低于1.5萬字)要求思路清晰、論述充分、語句通順、格式圖表編排規(guī)范,裝配圖及零件圖(折合圖紙不低于2.5張A0),演講文稿。時間安排1、開題報告:2015年04月22 日至 2015年05 月 20 日2、完成初稿:2015年05月 21日至 2015年 08月 26 日3、答 辯:2015年08月 28日至 2015年09 月 15 日助學中心評審意見主考院校評審意見西南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)設計(論文)進度檢查及成績評定表日期工作內容執(zhí)行情況指導教師簽字15.4.22-15.5.20查閱資料文獻,完成選題報告15.5.21-15.6.20工藝分析、模具設計和尺寸計算15.6.21-15.8.27繪制零件圖,撰寫畢業(yè)設計說明書15.8.28-15.9.16完成PPT的制作,準備答辯學生姓名余白雪專業(yè)班級模具11304準考證號07014366426成績匯總評分項目評分比例(%)分數(shù)總分指導教師評分40評閱教師評分30答辯小組評分30指導教師畢業(yè)設計(論文) 過程評語評分簽字: 年 月 日評閱教師畢業(yè)設計(論文) 成果評語評分簽字: 年 月 日答辯組畢業(yè)設計 (論文) 答辯評語評分簽字: 年 月 日主考院校評審意見 蓋章 年 月 日4 畢業(yè)設計(論文)汽車轉向螺帽墊片沖壓模具設計3232摘 要本畢業(yè)設計重點是沖裁、基本工序及其模具的計算和設計,本畢業(yè)設計在沖壓基本理論的基礎上,詳盡的針對沖裁模和彎曲模的設計原理、方法的應用,還特別對沖裁、各類工藝及模具的設計計算。本文介紹的模具實例結構簡單實用,使用方便可靠,首先根據(jù)工件圖算工件的展開尺寸,在根據(jù)展開尺寸算該零件的壓力中心,材料利用率,畫排樣圖。根據(jù)零件的幾何形狀要求和尺寸的分析,采用復合模沖壓,這樣有利于提高生產(chǎn)效率,模具設計和制造也相對于簡單。當所有的參數(shù)計算完后,對模具的裝配方案,對主要零件的設計和裝配要求技術要求都進行了分析。關鍵詞:沖裁;沖壓 ;設計ABSTRACTThis graduation design is focused on the blanking, basic process and the calculation of the mold and the design, the graduation design on the basis of the basic theory of stamping, elaborate on the design of the blanking die and bending die principle, method of application, are particularly hedge cutting, the design and calculation of all kinds of technology and die. Examples in this paper, the mold structure is simple and practical, convenient and reliable use, first of all, according to a development size work-piece figure is in according to the size to calculate the pressure center of the parts, material utilization, painting row kind diagram. According to the requirements of the parts geometric shape and size analysis, adopting compound stamping die, so that to improve the production efficiency, mold design and manufacturing is relative to the simple. When all the parameters are calculated, the mould assembly scheme, the design of main parts and assembly technology requirements are analyzed. Key words: blanking; Stamping; design目錄緒論11 汽車轉向螺帽墊片的工藝分析52 確定工藝方案及模具的結構形式63 模具總體結構設計73.1 模具類型的選擇73.2定位方式的選擇73.3卸料方式的選擇73.4導向方式的選擇74 模具設計工藝計算74.1搭邊值的確定74.2條料寬度的確定84.3 排樣94.4材料利用率的計算95 沖裁力的計算115.1計算沖裁力的公式115.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力116 模具壓力中心與計算137 沖裁模間隙的確定148 刃口尺寸的計算158.1刃口尺寸計算的基本原則158.2刃口尺寸的計算168.3計算凸、凹模刃口的尺寸178.4沖裁刃口高度199 主要零部件的設計199.1 工作零件的結構設計199.1.1凹模的設計199.0.8凸凹模的設計219.1.3外形凸模的設計219.1.4內孔凸模設計229.2卸料部分的設計239.3定位零件的設計239.4模架及其它零件的設計249.4.1上下模座249.4.2模柄249.4.3模具的閉合高度2510 模具總裝圖2511 壓力機的選擇26總 結27致 謝28參考文獻30緒論一.模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具以及汽車模具等各種模具。對模具的全面要求是:能生產(chǎn)出在尺寸精確、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度,要求高效率、自動化操作簡便;從模具制造的角度,要求結構合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質量。首先,模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次,在加工過程中,模具結構對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時,應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動,為此,常采用自動開合模自動頂出機構,在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時,模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大,這時應盡可能的采用結構合理而簡單的模具,以降低制品的成本。現(xiàn)代生產(chǎn)中,合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素,尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用,產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為基礎的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大,對模具也提出了更高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展,首先要提高對模具設計的精確度。二.模具的發(fā)展趨勢近年來,模具增長十分迅速,高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看,模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面:(1)理論研究的深入發(fā)展在模具設計中,對工藝原理的研究越來越深入,模具設計已經(jīng)從有經(jīng)驗設計階段逐漸向理論技術設計方面發(fā)展,使得產(chǎn)品不僅有了量的提升更有了質的跨越。(2)高效率、自動化現(xiàn)代企業(yè)中大量采用各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的模具,對提高產(chǎn)品質量,提高生產(chǎn)率,降低成本起了很大的作用。(3)大型、超小型及高精度由于產(chǎn)品應用的擴大,于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具,為了滿足這些要求,研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。更加注重模具的專業(yè)性。(4)革新模具制造工藝大學期間的學習即將結束,畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié),是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。隨著工業(yè)的發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快,使模具的需要不斷增加,而對模具的質量要求越來越高。模具技術在國民經(jīng)濟中的作用越來越顯得更為重要。模具是一種特殊的模型,用來塑造(制造)產(chǎn)品;從工藝的角度,模具是一種成型制品的特殊工藝裝備。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備,在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中,6080的零部件都依靠模具成形,模具質量的高低決定著產(chǎn)品質量的高低,因此,模具被稱之為“工業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”,用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值,往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前,我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較的落后,主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距,導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術的不斷發(fā)展,各行各業(yè)對模具的需求量越來越大,技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多,但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要,又有較高技術含量,特別是目前國內尚不能自給,需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此,一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展,而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度,這樣才能不斷提高我國模具標準化水平,從而提高模具質量,縮短模具生產(chǎn)周期,降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢,因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品,而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術基礎,屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。沖壓是一種先進的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質量好、重量輕、加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通訊、軍工、日常用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用.據(jù)統(tǒng)計,薄板成型后,制造了相當于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中,與其相關的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學期間的課程學習、生產(chǎn)實習,我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識,對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解,達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題,我們進行了大量的實習。經(jīng)過生產(chǎn)實習,我對于冷沖模具有了一個全新的認識,豐富和加深了對各種模具的結構和動作過程方面的知識。在指導老師的細心指導下和在工廠師傅的講解下,我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關資料,通過這些實踐,我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關手冊和書籍,更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維并使我們初步具備了設計工作者應有的素質。設計中,將充分利用和查閱各種資料,并與同學進行充分討論,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。在設計的過程中,將有一定的困難,但有指導老師的悉心指導和自己的努力,相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗,設計中難免有不妥之處,懇請各位老師指正。1 汽車轉向螺帽墊片的工藝分析沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要,沒有符合要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素,只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。圖21 零件圖如圖21所示零件圖。生產(chǎn)批量:大批量;材料:Q235該材料,經(jīng)退火及時效處理,具有較高的強度、硬度,適合做中等強度的零件。尺寸精度:其他的形狀尺寸均未標注公差,屬自由尺寸,可安IT14級確定工件的公差。表0.8部分標準公差值(GB/T1800.31998)公差等級IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15基本尺寸/m /mm36812183048750.120.180.300.48610915223658900.150.220.360.58101811182743701100.180.270.430.70183013213352841300.210.330.520.843050162539621001600.250.390.621.005080193046741201900.300.460.740.8080120223554871402200.350.540.871.40工件結構形狀:制件需要進行落料、沖孔、基本工序,尺寸較小。結論:該制件可以進行沖裁制件為大批量生產(chǎn),應重視模具材料和結構的選擇,保證磨具的復雜程度和模具的壽命。2 確定工藝方案及模具的結構形式根據(jù)制件的工藝分析,其基本工序有落料、沖孔基本工序,按其先后順序組合,可得如下幾種方案;(1) 落料沖孔;單工序模沖壓(2) 沖孔落料;連續(xù)模沖壓。(3) 沖孔落料;復合模沖壓。方案(1)屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機一次行程內完成一個沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大,尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低,操作也不安全,勞動強度大,故不宜采用。方案(2)屬于連續(xù)模,是指壓力機在一次行程中,依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。于制件的結構尺寸小,厚度小,連續(xù)模結構復雜,又因落料在前彎曲在后,必然使彎曲時產(chǎn)生很大的加工難度,因此,不宜采用該方案。方案(3)屬于復合沖裁模,復合沖裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復合模沖裁,其模具結構沒有連續(xù)模復雜,生產(chǎn)效率也很高,又降低的工人的勞動強度,所以此方案最為合適。根據(jù)分析采用方案(3)復合沖裁。3 模具總體結構設計3.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知,采用復合沖壓,所以模具類型為復合模。3.2定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料,控制條料的送進方向采用導料銷,有側壓裝置。控制條料的送進步距采用導正銷定距。3.3卸料方式的選擇 因為工件料厚為0.8mm,相對較薄,卸料力不大,故可采用彈性料裝置卸料。3.4導向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質量,方便安裝調整,該復合模采用對角導柱的導向方式。4 模具設計工藝計算4.1搭邊值的確定排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的工藝余料,稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差,保持條料有一定的剛度,以保證零件質量和送料方便。搭邊過大,浪費材料。搭邊過小,沖裁時容易翹曲或被拉斷,不僅會增大沖件毛刺,有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口,降低模具壽命?;蛴绊懰土瞎ぷ?。搭邊值通常由經(jīng)驗確定,表所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。表52 搭邊a和a1數(shù)值表5.1搭邊值和側邊值材料厚度t手動送料自動送料圓形非圓形往復送料aa1aa1aa1aa11以下1.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465762.05該制件是矩形工件,根據(jù)尺寸從表42中查出:兩制件之間的搭邊值a1=0.8(mm),側搭邊值a=1.5(mm)。由于該制件的材料,所以兩制件之間的搭邊值為:取a1=2(mm)取a=2(mm)4.2條料寬度的確定計算條料寬度有三種情況需要考慮;有側壓裝置時條料的寬度。無側壓裝置時條料的寬度。有定距側刃時條料的寬度。有定距側刃時條料的寬度。有側壓裝置的模具,能使條料始終沿著導料板送進。條料寬度公式:B=(D+2a) 公式(52)其中條料寬度偏差上偏差為0,下偏差為,見表43條料寬度偏差。D條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。a側搭邊值。查表43條料寬度偏差為0.15根據(jù)公式4 1 B=(D+2a) =(40+22)0-0.1 =440-0.1表53 條料寬度公差(mm)條料寬度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.204.3 排樣根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度,排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種,根據(jù)制件在條料上的布置形式,排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。采用少、無廢料排樣法,材料利用率高,不但有利于一次沖程獲得多個制件,而且可以簡化模具結構,降低沖裁力,但是,因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響,所以模具沖裁件的公差等級較低。同時,因模具單面受力(單邊切斷時),不但會加劇模具的磨損,降低模具的壽命,而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質量。4.4材料利用率的計算沖裁零件的面積為:通過測量得到S=267.36mm2沖裁零件的周長為:L=193.03 mm一個步距內的材料利用率為: n11=(nF/Bh)100%n為一個步距內沖件的個數(shù)。 n11=(nF/Bh)100% =81.96%圖53 排樣圖5 沖裁力的計算5.1計算沖裁力的公式 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機,設計模具和檢驗模具的強度,壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力,以適宜沖裁的要求,普通平刃沖裁模,其沖裁力F p一般可以按下式計算:Fp=KptL 公式(61) 式中 材料抗剪強度,見附表(MPa);L沖裁周邊總長(mm);t材料厚度(mm);系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損,凸模與凹模間隙之波動(數(shù)值的變化或分布不均),潤滑情況,材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù)Kp,一般取13。當查不到抗剪強度r時,可以用抗拉強度b代替,而取Kp=1的近似計算法計算。根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出Q235的抗剪強度為280310(MPa),取=300(MPa)5.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式??偟臎_裁力包括F總沖壓力。 Fp總沖裁力。 FQ卸料力FQ1推料力。FQ2頂件力FC彎曲力根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出Q235Y的抗剪強度為280310(MPa ) 5.2.1 總沖裁力: Fp=KptL =10.8193.03300 =45.486(KN)表65 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKxKtKd鋼0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅,黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09對于表中的數(shù)據(jù),后的材料取小直,薄材料取值。5.2.2 卸料力FQ的計算 FQ=Kx Fp 公式(62) K卸料力系數(shù)。查表65得K0.0250.08,取K0.08 根據(jù)公式62FQ=K Fp 0.0845.486 3.638(KN)5.2.3推料力FQ1的計算 FQ1=KtFp 公式(63) Kt推料力系數(shù)。 查表65得Kt0.030.07, 取Kt=0.07 根據(jù)公式63 FQ1=KtFp =0.0745.486 3.18(KN)5.2.4頂件力FQ2的計算 FQ2=KdFp 公式(64) Kd頂件力系數(shù)。 查表65得Kd0.030.07, 取Kt=0.07 根據(jù)公式64 FQ2=KdFp =0.0745.486 3.18(KN)5.2.6總的沖壓力的計算 根據(jù)模具結構總的沖壓力: F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC =108.03(KN)根據(jù)總的沖壓力,初選壓力機為:開式雙柱可傾壓力機J2325。6 模具壓力中心與計算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置,為了確保壓力機和模具正常工作,應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則,會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損,模具導向零件加速磨損,降低了模具和壓力機的使用壽命。模具的壓力中心,可安以下原則來確定:1、對稱零件的單個沖裁件,沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。2、工件形狀 相同且分布對稱時,沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3、各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置0,0(x=0,y=0),即為所求模具的壓力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln由于該零件是一個矩形圖形,屬于對稱中心零件,所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心O處。如圖61所示:7 沖裁模間隙的確定設計模具時一定要選擇合理的間隙,以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求,所需沖裁力小、模具壽命高,但分別從質量,沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值,只是彼此接近??紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙,只要間隙在這個范圍內,就可以沖出良好的制件,這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin,最大值稱為最大合理間隙Cmax。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大,故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響,此外,沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中,凸模與被沖的孔之間,凹模與落料件之間均有摩擦,間隙越小,模具作用的壓應力越大,摩擦也越嚴重,而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側面及材料間的摩擦減小,并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制,雖然提高了模具壽命而,但出現(xiàn)間隙不均勻。因此,沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。由于硬呂與中碳剛的間隙取值是一樣的,所以硬呂材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。 根據(jù)實用間隙表 81 查得材料的最小雙面間隙2Cmin=0.126mm,最大雙面間隙2Cmax=0.180mm表81 沖裁模初始用間隙2c(mm)材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax小于0.5極小間隙0.50.60.70.80.91.00.81.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0000.8801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9400.8000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1000.8001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126注:取08號鋼沖裁皮革、石棉和紙板時,間隙的25%。8 刃口尺寸的計算8.1刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度,模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差,是設計沖裁模主要任務之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn): 1、由于凸、凹模之間存在間隙,使落下的料和沖出的孔都帶有錐度,且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量與使用中,落料件是以大端尺寸為基準,沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。 3、沖裁時,凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦,凸模越磨愈小,凹模越磨愈大,結果使間隙越來越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則: 1、落料件尺寸由凹模尺寸決定,沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時,以凹模為基準,間隙去在凹模上:設計沖孔模時,以凸模尺寸為基準,間隙去在凹模上。 2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損,設計落料凹模時,凹?;境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸;設計沖孔模時,凹?;境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下,人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 3、確定沖模刃口制造公差時,應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高(即制造公差過?。?,會使模具制造困能,增加成本,延長生產(chǎn)周期;如果對刃口要求過低(即制造公差過大)則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格,會使模具的壽命降低。若工件沒有標注公差,則對于非圓形工件安國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理,沖模則可按IT11級制造;對于圓形工件可按IT17IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“如體”原則標注單項公差,落料件上偏差為零,下偏差為負;沖孔件上偏差為正,下偏差為零。8.2刃口尺寸的計算沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計算和標注的方法,即分開加工和配做加工兩種方法。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場合,后者用于形狀復雜或波板工件的模具。對于該工件厚度只有0.8(mm)屬于薄板零件,并且四個孔有位置公差要求,為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值,必須采用配合加工。此方法是先做好其中一件(凸?;虬寄#┳鳛榛鶞始?,然后以此基準件的實際尺寸來配合加工另一件,使它們之間保留一定的間隙值,因此,只在基準件上標注尺寸制造公差,另一件只標注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。這p與d就不再受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗,普通模具的制造公差一般可取=/4(精密模具的制造公差可選46m)。這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙枝很小。而且還可以放大基準件的制造公差,使制造容易。在計算復雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時,可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后,在一個凸?;虬寄I蠒瑫r存在三種不同磨損性質的尺寸,這時需要區(qū)別對待。第一類:凸?;虬寄Dp會增大的尺寸;第二類:凸?;虬寄Dp或會減小的尺寸;第三類:凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸;8.3計算凸、凹模刃口的尺寸 凸模與凹模配合加工的方法計算落料凸凹模的刃口尺寸。1、凹模磨損后變大的尺寸,按一般落料凹模公式計算,即Aa=(Amax-x) 公式(91)2、凹模磨損后變小的尺寸,按一般沖孔凸模公式計算,因它在凹模上相當于沖孔凸模尺寸,即Ba=(Bmax+x) 公式(92)3、凹模磨損后無變化的尺寸,其基本計算公式為Ca=(Cmax+0.5)0.5A為了方便使用,隨工件尺寸的標注方法不同,將其分為三種情況:工件尺寸為C時Ca=(C+0.5) 0.5A 公式(94)工件尺寸為C時Ca=(C-0.5) 0.5A 公式(95)工件尺寸為C時Ca=CA 公式(96)式中 Aa、Ba、Ca相應的凹模刃口尺寸;Amax工件的最大極限尺寸;Bmin工件的最小極限尺寸;C工件的基本尺寸;工件公差;工件偏差;x系數(shù),為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸(落料時偏向最小尺寸,沖孔時偏向最大尺寸),x值在0.51之間,與工件精度有關可查表91或按下面關系選取。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT11IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5A、0.5A、A凹模制造偏差,通常取A=/4。表91 系數(shù)x料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30(一) 落料刃口尺寸計算如圖81所示的固定夾的落料零件圖,計算凸、凹模的刃口尺寸??紤]到零件形狀比較復雜,采用配作法加工凸、凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況, 落料時應以凹模的實際尺寸按間隙要求來配作凸模,沖孔時應以凸模的實際尺寸按間隙要求來配制凹模。落料凹模的尺寸從圖91上可知,A、B、C、D均屬磨損后變D大的尺寸,屬于第一類尺寸,計算公式為:Ba=(Bmax-x) (A=/4)查表81得:2Cmin=0.126(mm),2Cmax=0.18(mm);查表 91 得:x1=x2=x3=x4=0.75落料凹模的基本尺寸計算如下:根據(jù)公式91 A凹=(Bmax-x)=(17-0.750.43)0-0.43/4 =16.680-0.11(mm) B凹=(Bmax-x)=(12-0.750.43)0-0.43/4 =11.680-0.11(mm)凸模安凹模尺寸配制,保證雙面間隙(0.1260.180)(mm).沖孔凸模的尺寸從圖91上可知,四個沖孔凸模的尺寸在磨損過程中將變小,屬于第二類尺寸,計算公式為:Ba=(Bmax+x) (A=/4)查表81得:2Cmin=0.126mm,2Cmax=0.18mm;查表 91磨損系數(shù)X=3.95 0.5沖孔凸模的刃口尺寸計算如下:根據(jù)公式82 E凸=(Bmax+x) =(3 +0.50.3)0-0.3/4=3.15-0.075凹模按凸模尺寸配制,保證雙面間隙(0.1320.180)(mm)8.4沖裁刃口高度表92 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214 查表91,刃口高度為h810(mm),取h=9(mm)9 主要零部件的設計設計主要零部件時,首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結合模具的特點,本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個內孔的同軸度,使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個零部件的設計方法。9.1 工作零件的結構設計9.1.1凹模的設計凹模采用整體凹模,各種沖裁的凹??拙捎镁€切割機床加工,安排凹模在模架上位置時,要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。 模具厚度的確定公式為: H=Kb式中:K系數(shù)值,考慮板料厚度的影響;b 沖裁件的最大外形尺寸;安上式計算后,選取的H值不應小于(1520)mm;表101 系數(shù)值Ks/mm材料厚度t/mm1336501001002002000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.600.300.450.220.300.150.22查表101得:K=0.35 H=0.3532 =10.8mm取H=18mm模具壁厚的確定公式為: C=(1.52)H =1.518218 =2736mm凹模壁厚取C=30mm凹模寬度的確定公式為: B=b+2C =32+230 =92mm查表101取標準取B=100mm凹模長度的確定公式為: L=20+230 =80mm凹模的長度要考慮導料銷發(fā)揮的作用,保證送料粗定位精度。查表102取標準L=80mm。 (送料方向)凹模輪廓尺寸為100mm80mm18mm。凹模材料選用Cr12,熱處理6064HRC。 表102 矩形和圓形凹模的外形尺寸 矩形凹模的寬度和長度BL矩形和圓形凹模厚度H6350 636310、12、14、16、18、208063、8080、10063、10080、100100、1258012、14、16、18、120、22125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25140125、140140、160100、160125、160140、200100、20012516、18、20、22、25、28160160、200140、200160、250125、25014016、20、22、25、28、32200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35250 250、280200、280250、31520020、25、28、32、35、4031525020、28、32、35、40、459.0.8凸凹模的設計 凸凹模的內、外緣均為刃口,內、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸,為保證凸凹模的強度,凸凹模應有一定的壁厚。9.1.3外形凸模的設計因為該制件形狀不是復雜,但有彎曲部分,所以將落料模設計成直通式凸模,直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣,直通式凸模采用線切割機床加工??梢灾苯佑?個M8的螺釘固定在墊板上,凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導料板的厚度的總和,外形凸模下部設置1個導正銷,借用工件上的孔作為導正孔。外形凸模長度為:L=H1 +H3+(1520)mm H1凸模固定板厚度;得H1=0.8H凹=0.818=9.6mm(標準為20mm)H3卸料板厚度;查表105得H3=6mm(1520)附加長度,包括凸模的修磨量,凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。(附加長度取15)L=20+6+15 =41mm 導正銷的直線部分應為(0.50.8)t ,導正銷伸入定位孔是,板料應處于自由狀態(tài)。在手工送料時,板料以由擋料銷定位,導正銷將工件導正的過程的將板料向后拉回約0.2mm。必須在卸料板壓緊板料之前完成導正。所以導正銷直線部分的長度為:L導=0.80.8=9.6mm在外形凸模的底部鉆安裝導正銷,采用H7/r6的配合,為防止其脫落,在凸模上打橫向孔,用銷釘固定導正銷。9.1.4內孔凸模設計因為內孔凸模是圓凸摸,仍然選用直通式凸模,采用線切割加工。與凸模固定板采用H7/r6配合。凸模長度與外形凸模長度相等為45mm。凸模材料應選T10A,熱處理5660HRC,凸模與卸料板之間的間隙見表103查得凸模與卸料板的間隙選為0.035mm。表103 凸模與卸料板、導柱與導套的間隙序號模具沖裁間隙Z卸料板與凸模間隙Z1輔助小導柱與小導套間隙Z210.0150.0250.0050.007約為0.00320.0250.050.0070.015約為0.00630.050.100.0150.025約為0.0140.100.150.0250.035約為0.029.2卸料部分的設計本模具的卸料板不僅有卸料作用,還具有用外形凸模導向,對內孔凸模起保護作用,卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同,卸料板的厚度按表105選擇,卸料板厚度為6mm。卸料板與2個凸模的間隙以在凸模設計中確定了為0.035。卸料板采用45鋼制造,熱處理淬火硬度4045HRC。表105 固定卸料板厚度沖件厚度t卸料板寬度2000.866810120.81.5681012141.538101214169.3定位零件的設計定位零件采用活動當料銷定位。采用活動當料銷制造簡單、使用方便。活動擋料銷固定在卸料板上,擋料銷的位置應保證導正銷在導正條料過程中條料活動的可能,活動擋料銷的位置可以由公式確定。 e=c-D/2+d/2+0.1 公式(101)式中:c送料步距;D在送料方向上工件的尺寸;d擋料銷頭部直徑;0 .1導正銷往前推的活動余量;根據(jù)公式101 e=33.2-32/2+10/2+0.1 =12.1mm即活動擋料銷的位置在距導正銷12.1mm處。采用45鋼制造,熱處理硬度4348HRC。9.4模架及其它零件的設計9.4.1上下模座 模座分帶導柱和不帶導柱兩種,根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導柱的模座。本模具采用對角導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向?;瑒訉е?、導套都是圓柱形的,其加工方便,可采用車床加工,裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時(閉合狀態(tài)),導柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導柱底面的距離為5mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用R7/h5的過盈配合,導套的外徑與上模座導套孔采用R7/h5的過盈配合。導套的長度,需要保證沖壓時導柱一定要進入導套10mm以上。導柱與導套之間采用H7/h6的間隙配合,導柱與導套均采用20鋼,熱處理硬度滲碳淬硬5660HRC。導柱的直徑、長度,按標準選取。導柱:d/mmL/mm分別為28160,32160;導套:d/mmL/mmDmm分別為2810542, 3210545模座的的尺寸L/mmB/mm為100mm80mm。模座的厚度應為凹模厚度的1.52倍上模座的厚度為30,上墊板厚度取10,固定板厚度取20,下模座的厚度為40mm。9.4.2模柄模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有:(1)整體式模柄,模柄與上模座做成整體,用于小型模具。(2)帶臺階的壓入式模柄,它與模座安裝孔用H7/n6配合,可以保證較高的同軸度和垂直度,適用于各種中小型模具。(3)帶螺紋的旋入式模柄,與上模連接后,為防止松動,擰入防轉螺釘緊固,垂直度較差,主要用于小型模具。(4)有凸緣的模柄,用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起,使用與較大的模具。(5)浮動式模柄,它由模柄,球面墊塊和連接板組成,這種結構可以通過球面墊塊消除沖床導軌位差對對沖模導向精度的影響,適用于滾珠導柱、導套導向的精密沖裁。本模具采用帶臺階的壓入式模柄。在設計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內模柄孔的深度,模柄直徑應與模柄孔徑一致。9.4.3模具的閉合高度該模具的閉合高度為 H閉=H上模+H墊+L+H+H下模-h2 =(20+10+35+20+25-2)mm =158(mm)式中: L凸模長度,L=35 H凹模厚度,H=20h2凸模沖裁后進入凹模的深度,h2=2可見該模具閉合高度小于所選壓力機J2325的最大裝模高度(220)可以使用。10 模具總裝圖 通過以上的設計,可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及卸料板等組成。卸料方式是采用的彈性卸料板卸料。上模座、上模墊板、凸模固定板、及卸料板用4個M8螺釘和4個6圓柱銷固定。螺釘選?。篗860mm的標準件。采用45鋼,熱處理淬火硬度2428HRC。圓柱銷選?。?70mm的標準件。采用45鋼,熱處理淬火硬度4045HRC。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。下模座、凹模、卸料板用4個M8的螺釘和4個6的圓柱銷固定。螺釘選?。篗870mm的標準件。采用45鋼,熱處理淬火硬度2428HRC。圓柱銷選?。?70mm的標準件。采用45鋼,熱處理淬火硬度4045HRC。沖孔廢料由漏料孔漏出。11 壓力機的選擇通過校核,該沖裁件所需的沖裁力為108.03KN,選擇開式雙柱可傾壓力機J2325能夠滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下:公稱壓力:250KN滑塊行程:65mm 最大閉合高度:270mm最大裝模高度;220mm作臺尺寸(前后左右):370mm560mm墊板尺寸(厚度孔徑):50mm200mm模柄孔尺寸:40mm60mm最大傾角高度:30總 結在這次的畢業(yè)設計中,我綜合了兩年多來所學的所有專業(yè)知識,使我受益匪淺。不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練,也加強了在大學階段所學專業(yè)理論知識的鞏固。在做畢業(yè)設計的過程中,在設計和繪圖都遇到方面遇到了一些問題,經(jīng)過老師和同學的指導幫準,再加上自身不懈的努力,問題得到了及時解決。這次的畢業(yè)設計使我對冷沖壓模具設計有了一定的認識,在模具設計過程中,不僅把大學期間所學到知識加深了,還