某型錐形蓋沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)【2套】【說明書+CAD】
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前 言模具是現(xiàn)代化的生產(chǎn)重要工藝裝備,在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都越來越多地依模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工,越來越引起人們的重視,模具也趨向標(biāo)準(zhǔn)化。隨著模具的迅速發(fā)展,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具已經(jīng)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。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,是對我綜合能力的考核,是對我所學(xué)知識的綜合運(yùn)用,也是對我所學(xué)知識的回顧與檢查。本設(shè)計(jì)主要分為兩部分,一部分是對錐形蓋進(jìn)行沖壓工藝分析與計(jì)算,一部分是對錐形蓋進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。首先,先對零件進(jìn)行工藝分析與計(jì)算,其中包含工藝分析與設(shè)計(jì)方案的確定,確定排樣,計(jì)算沖裁力與選擇沖壓設(shè)備等。其次,對錐形蓋進(jìn)行模具設(shè)計(jì),其中主要是模具主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算與模具的裝配。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時,根據(jù)零件的形狀并結(jié)合手冊循序漸進(jìn)的進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。這次模具設(shè)計(jì)是對以前所學(xué)知識的一次實(shí)踐。由于我沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所以很多東西都要依靠手冊。包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定。模具設(shè)計(jì)包括模具工作零件、定位零件、卸料及推件零件、導(dǎo)向零件和連接固定零件的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時要使用到AUTOCAD2007,這類計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對于提高設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量很有幫助,這也是當(dāng)今模具行業(yè)發(fā)展的選擇。在近三個月的設(shè)計(jì)中,為了更好地完成任務(wù),期間還到工廠進(jìn)行了實(shí)習(xí),參觀了沖壓模具的生產(chǎn)加工過程,這加強(qiáng)了我們的感性認(rèn)識,更有利于我們完成模具設(shè)計(jì)。 對于本次畢業(yè)設(shè)計(jì),應(yīng)該要達(dá)到以下目的: 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識,進(jìn)行一次冷沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練,從而提高我們的獨(dú)立工作能力。 鞏固復(fù)習(xí)四年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識,以致能融會貫通,進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造的整個工藝流程。 掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能,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。本次設(shè)計(jì)是在周愛嬌老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助、交流下,對模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此,我對他們表示衷心的感謝。沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性,通過學(xué)習(xí)這門課程,使我對沖壓模具有了新的認(rèn)識,從中也學(xué)到了不少知識,激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。由于本人水平有限,缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),所以在設(shè)計(jì)中難免產(chǎn)生不足和錯誤,望各位老師批評和指正,以使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做到合理,同時也為我走出校門步入社會打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1 沖壓工藝性分析和方案的確定1.1 零件工藝性分析工件錐形蓋為圖1所示的拉深件,材料08鋼,材料厚度0.5mm,大批量生產(chǎn)。圖1 工件圖其工藝性分析內(nèi)容如下:1.1.1 材料分析08鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,屬于深拉深級別鋼,具有良好的拉深成形性能。1.1.2 結(jié)構(gòu)分析該零件屬于旋轉(zhuǎn)體帶有凸緣的錐形件,是結(jié)構(gòu)簡單帶一個階梯的軸對稱曲面形狀拉深件,其形狀、尺寸符合工藝性要求,所以該零件沖壓工藝性較好。零件凸緣上均布著六個4的小孔和底孔18,為了保證孔的位置準(zhǔn)確和精度,其加工放在拉深結(jié)束后沖裁。此外,零件口部圓角半徑均為R1,滿足拉深件口部圓角半徑大于或等于兩倍料厚的要求。1.13 精度分析零件上尺寸均為未注公差尺寸,普通拉深即可達(dá)到零件的精度要求,選精度等級為IT12,工件的所有未注明公差均由文獻(xiàn)1表2.10查得。1.2 工藝方案的確定 零件的生產(chǎn)包括落料、拉深、切邊、沖孔等工序,其總體工藝過程有以下幾種:方案一:先落料,然后拉深,再沖孔,最后切邊。采用單工序模生產(chǎn)。方案二:先落料拉深復(fù)合,后沖孔切邊復(fù)合。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三:采用級進(jìn)?;蚨喙の蛔詣訅毫C(jī)上生產(chǎn)。其中,方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需要四副單工序模,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二需要兩副復(fù)合模,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造難度加大,成本高,但工件的相對位置精度及生產(chǎn)效率都較高,滿足大批量生產(chǎn)要求,工件精度也能滿足要求,操作方便。方案三中的級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高,減少了模具和設(shè)備的數(shù)量,工件精度較高,便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件,用簡單?;驈?fù)合模沖制有困難時,可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大,制造較復(fù)雜,成本較高,一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。通過對上述三種方案的分析比較,該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。2 模具總體設(shè)計(jì)2.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知,采用復(fù)合模沖壓。因?yàn)榈寡b式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單,可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠,便于操作,并為機(jī)械化出件提供了有利條件,應(yīng)用十分廣泛,所以模具類型為倒裝式復(fù)合模。2.2 操作與定位方式2.2.1 操作方式零件的生產(chǎn)批量較大,但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式,也能滿足生產(chǎn)要求,這樣就可以降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。2.2.2 定位方式因?yàn)樵撃>卟捎玫氖菞l料,控制條料的送進(jìn)方向采用兩個固定擋料銷導(dǎo)料,無側(cè)壓裝置??刂茥l料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量,可以靠操作工目測來定。 2.3 卸料、出件方式2.3.1 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較:剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大,單邊間隙?。?.20.5)t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用,主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用,沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇(0.10.2)t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時,二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。工件平直度較高,料厚為0.5mm相對較薄,卸料力不大,因?yàn)閺棄盒读夏>弑葎傂孕读夏>叻奖?,操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動態(tài),且彈性卸料板對工件施加的是柔性力,不會損傷工件表面,故可采用彈性卸料。2.3.2 出件方式對于復(fù)合模生產(chǎn),應(yīng)采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。2.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B大于送料方向的凹模長度L故采用縱向送料方式,即由前向后送料。2.5 確定導(dǎo)向方式方案一:采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上,所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)?;蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二:采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè),工作時,偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損,嚴(yán)重影響模具使用壽命,且不能使用浮動模柄。方案三:四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件,以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四:中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上,導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。單只能一個方向送料。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式,為提高模具壽命和工件質(zhì)量,該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式,即方案二最佳。3 零件的工藝計(jì)算3.1 拉深工藝計(jì)算零件材料厚度為0.5mm,比較小,所以所有計(jì)算以毛坯直徑為準(zhǔn)。3.1.1 確定零件修邊余量 零件的凸緣相對直徑dFd=8632=2.69式中 dF-凸緣直徑;d-錐形件中徑。查文獻(xiàn)1表4.8得修邊余量h=2.2mm,所以,修正后拉深件凸緣的直徑應(yīng)為(86+22.2)mm=90.4mm。3.1.2 確定坯料尺寸D 按照“拉深前毛坯面積等于拉深后工件面積”的原則,查文獻(xiàn)1表4.13得到以下表面積F的計(jì)算公式:F1=d124=3224mm2=803.84mm2 S2=h22+c2=16-62+60-3222mm=17.21mmF2=S2d2+d12=17.260+322mm2=2485.09mm2F3=4d3-2r2-d22=470-212-812mm2=341.51mm2F4=42rd3-2r+8r2=42170-21+812mm2=341.51mm2F5=d3h5=706-2mm2=879.20mm2F6=42rd3+2r-8r2=42170+21-812mm2=348.67mm2F7=4d42-d3+2r2=490.42-70+212mm2=2345.71mm2 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67+2345.71mm2=8007.85mm2D=4F=48007.85mm101mm其中零件凸緣部分的表面積為 F凸=F7=2345.71mm2,零件除去凸緣部分的表面積為 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67mm2=5662.14mm2。3.1.3 判定能否一次拉深成形 因?yàn)榱慵閹б粋€階梯的錐形件,所以首先要判定錐形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對厚度tD100%=0.5101100%=0.50%式中 t-柸料厚度;D-柸料尺寸。零件的相對高度hd=16-6320.3式中 h-錐形件部分的高度;d-錐底直徑。查文獻(xiàn)1表4.61得hd0.250.3,符合淺錐形件拉深的條件,所以零件的錐形部分能一次拉深成形。又因?yàn)榱慵б粋€階梯,所以要判定階梯形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對厚度tD100%=0.5101100%=0.50%,零件的相對高度hd=1632=0.5式中 h-工件高度;d-錐底直徑。查文獻(xiàn)1表4.28得拉深次數(shù)為1次,所以零件的階梯形部分能一次拉深成形。 通過以上兩次判定可以確定零件可以一次拉深成形。3.1.4 拉深系數(shù) m=dD=32101=0.317式中 d-錐底直徑;D-柸料尺寸。3.1.5 判定是否用壓邊圈或拉深筋 由于拉深時,毛坯的變形程度不大,拉深后回彈較大,為減小回彈常使用帶平面邊圈或拉深筋的拉深模。因?yàn)榱慵呐髁舷鄬穸萾D100%=0.5101100%=0.50%, 拉深系度m=dD=32101=0.317,查文獻(xiàn)1表4.31得零件可以用壓邊圈。3.2 落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算3.2.1 落料凸、凹模刃口尺寸 根據(jù)零件形狀特點(diǎn),刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。落料尺寸為101-0.3+0.3mm,落料凹模刃口尺寸計(jì)算如下。查文獻(xiàn)1表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙min=0.040mm,最大間隙max=0.060mm,查文獻(xiàn)3表3-6凸模制造公差T=0.02mm,凹模制造公差A(yù)=0.03mm。將上述各值代入T+Amax-min校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn),不等式不成立。又因?yàn)橥?、凹模制造公差為T0.4max-min=0.40.060-0.040mm=0.008mm,T0.6max-min=0.60.060-0.040mm=0.012mm,重新取T=0.008mm,A=0.012mm,所以可按凸、凹模制造基本公式計(jì)算工作零件刃口尺寸凹模刃口尺寸DA=Dmax- 0+A=101.3-10.6 0+0.012mm=100.7 0+0.012mm凸模刃口尺寸DT=DA-min-T 0=100.7-0.040-0.008 0mm=100.66-0.008 0mm3.2.2 拉深凸、凹模尺寸計(jì)算 拉深后零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸的直徑為70-0.3+0.3mm,由公式Z=tmax+nt確定拉深凸、凹模間隙值,查文獻(xiàn)1表4.52得間隙系數(shù)n=0.2,所以拉深凸、凹模間隙值Z=0.5+0.20.5mm=0.51mm,則拉深凹模DA=dmin+0.4+Z 0+A=69.7+0.40.6+0.51 0+0.03mm=70.45 0+0.03mm拉深凸模DT=dmin+0.4-T 0=69.7+0.40.6-0.03 0mm=69.94-0.03 0mm3.2.3 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、 排樣方式的選擇方案一:有廢料排樣 沿沖件外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證,因此沖件精度高,模具壽命高,但材料利用率低。方案二:少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響,沖件質(zhì)量差,模具壽命較方案一低,但材料利用率稍高,沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三:無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些,但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較,綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量,該沖件的排樣方式選擇方案一為佳??紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 2、 排樣計(jì)算因?yàn)榱慵捎脝沃迸排艠臃绞?,所以查文獻(xiàn)3表3-14得零件間的搭邊值為1mm,零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為1.2mm,由于模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu),則條料上零件的步距為101+1mm=102mm,條料的寬度應(yīng)為B=(Dmax+2a+Z)- 0=(101.3+21.2+0.5)-0.6 0mm=104.2-0.6 0mm式中 Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;a-側(cè)搭邊值;-條料寬度的單向(負(fù)向)偏差;Z-導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙。查文獻(xiàn)2表3-1選用規(guī)格為0.5mm650mm1300mm的板料,計(jì)算裁料方式如下采用縱裁時:每板的條數(shù) n1=650/104.2=6條每條的工件數(shù) n2=1300/102=12件每板的工件數(shù) n=n1n2=612=72個材料利用率為:=nA1BL100%=7210122/6501300100%=68.27%式中 n- 一張條料上的沖裁件總數(shù)目;A1- 一個沖裁件的實(shí)際面積;B-條料寬度;L-條料長度。采用橫裁時:每板的條數(shù): n1=1300/104.2=12條每條的工件數(shù): n2=650/102=6件每板的工件數(shù): n=n1n2=126=72個材料利用率:=7210122/6501300100%=68.27%經(jīng)計(jì)算橫裁.縱裁時板料利用率相同都為68.27%,為了便于工人的操作,選用第一種裁法。排樣圖如圖2所示。圖2 排樣圖3.2.4 力的計(jì)算 模具為落料拉深復(fù)合模,動作順序是先落料后拉深,現(xiàn)分別計(jì)算落料力FZ、拉深力F拉、和壓邊力F壓。F=Lt=1.31010.5300N=61813.67N62kN式中 F-沖裁力;L-沖裁周邊長度;t-材料厚度;-系數(shù),一般取1.3。卸料力:FX=KXF=0.0562kN3kN頂件力:FD=KDF=0.0862kN5kN推件力:FT=nKTF=160.06362kN62.5kNn=ht=80.5=16式中 F-沖裁力;n-同時梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù);h-凹模洞口的直壁高度,取8mm;t-材料厚度;KX、KD、KT-卸料力、頂件力、推件力系數(shù),查文獻(xiàn)1表2.32所得。因?yàn)榱慵捎脧椥孕读涎b置和上出料方式的沖裁,所以FZ=F+FX+FD=62+3+5kN=70kNF拉=dhtbKF=320.53801.21N=23112.07N23kN式中 dh-錐頂直徑;t-材料厚度;b-材料強(qiáng)度極限,查文獻(xiàn)2表3-10,取380MPa;KF-系數(shù),查文獻(xiàn)1表4.38得1.21F壓=Ap=90.422-70223N=7709.85N8kN式中 A-開始拉深時的壓邊面積;p-單位壓邊力,查文獻(xiàn)1表4.47,取3MPa。因?yàn)槔盍εc壓邊力的和小于落料力,即F拉+F壓=23+8kN=31kNFZ,所以,應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備。查文獻(xiàn)1表13.9,初選設(shè)備為J23-6.3。3.2.5 確定壓力中心因?yàn)榇藞D形為對稱圖形,固它的壓力中心即重心就是此圖形的對稱中心。3.2.6 凸、凹模圓角半徑的確定凹模圓角半徑 rd=0.8D-dt=0.8101-90.40.52mm 式中 D-柸料尺寸;d-凸緣直徑;t-材料厚度。凸模圓角半徑 rp=0.71.0rd=0.71.02=1.42mm,取rp=2mm。3.2.7 彈性元件的選取與計(jì)算1、 因?yàn)橄鹉z允許承受的負(fù)荷較大,安裝調(diào)整靈活方便,故選取橡膠為彈性元件。2、 卸料橡膠的設(shè)計(jì)(1) 卸料板的工作行程 H1H1=H+H=t+1+H=(0.5+1+5)mm=6.5mm (凸模刃口修磨量一般為510mm,取H=5mm。)(2) 橡膠的自由高度 H0 橡膠高度尺寸為H0=H10.250.30,取H0=H10.25=6.50.25mm=26mm(3) 橡膠預(yù)壓縮量 H0橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%,所以H0=0.10H0=0.1026mm=2.6mm(4) 橡膠允許的總壓縮量 H2為保證橡膠不過早失效,其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的45%,一般為 H2=0.350.45H0,取H2=0.35H0=0.3526mm=9.1mm(5) 橡膠橫截面積 A 橡膠所產(chǎn)生的壓力 Fxy=FX=3000N,由橡膠的總預(yù)壓量35%查文獻(xiàn)1表15.38得橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力p=2.10MPa,所以A=Fxyp=30002.10mm2=1428.6mm2(6) 橡膠外徑 DD=d2+1.27Fxyp=132+1.2730002.10mm=44.5mm,取D=45mm(7) 校核橡膠高度與橡膠外徑之比 H0D=2645=0.58,在0.5H0D1.5范圍內(nèi),所以橡膠高度與橡膠外徑符合要求。(8) 查文獻(xiàn)1表15.40得聚氨酯橡膠的幾何尺寸為D=45mm,d=12.5mm,H0=25mm,D1=68mm。(9) 橡膠的安裝高度 h4h4=H0-H1=25-6.5mm=18.5mm3.3 沖孔切邊復(fù)合模工藝計(jì)算3.3.1 切邊凸、凹模尺寸計(jì)算 刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法,具體計(jì)算尺寸為86-0.3+0.3mm,落料凹模刃口尺寸計(jì)算如下。查表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙min=0.040mm,最大間隙max=0.060mm,查表3-6凸模制造公差T=0.02mm,凹模制造公差A(yù)=0.03mm。將上述各值代入T+Amax-min校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn),不等式不成立。又因?yàn)橥?、凹模制造公差為T0.4max-min=0.40.060-0.040=0.008mmT0.6max-min=0.60.060-0.040=0.012mm重新取T=0.008mm,A=0.012mm,所以可按凸、凹模制造基本公式計(jì)算工作零件刃口尺寸。凹模刃口尺寸為DA=Dmax- 0+A=86-10.6 0+0.012mm=85.4 0+0.012mm凸模刃口尺寸為DT=DA-min-T 0=85.4-0.040-0.008 0mm=85.36-0.008 0mm3.3.2 沖孔凸、凹模尺寸計(jì)算 刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法,具體計(jì)算尺寸為4-0.1+01mm、18-0.2+0.2mm,沖孔凸、凹刃口尺寸計(jì)算如下。查文獻(xiàn)1表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙min=0.040mm,最大間隙max=0.060mm,查文獻(xiàn)3表3-6凸模制造公差T=0.02mm,凹模制造公差A(yù)=0.03mm。將上述各值代入T+Amax-min校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn),不等式不成立。又因?yàn)橥?、凹模制造公差為T0.4max-min=0.40.060-0.040=0.008mmT0.6max-min=0.60.060-0.040=0.012mm重新取T=0.008mm,A=0.012mm,所以可按凸、凹模制造基本公式計(jì)算工作零件刃口尺寸4-0.1+01mm的凹模刃口尺寸為dT1=dmin+-T 0=3.9+10.1-0.008 0mm=4-0.008 0mm凸模刃口尺寸為dA1=dT1+min 0 +A=4+0.060 0 +0.012mm=4.06 0 +0.012mm18-0.2+0.2mm的凹模刃口尺寸為dT2=dmin+-T 0=17.8+10.2-0.008 0mm=18-0.008 0mm凸模刃口尺寸為dA2=dT2+min 0 +A=18+0.060 0 +0.012mm=18.06 0 +0.012mm3.3.3 力的計(jì)算 模具是一套落料沖孔復(fù)合模,采用廢料切刀去除切邊廢料,其所需沖裁力和推件力分別為F沖=KL切邊+L沖孔t=1.386+64+80.5300N=78414.15N78kN F推=nK推F沖=160.06378kN79kN則所需總工作力F總=F沖+F推=78+79kN=157kN查文獻(xiàn)1表13.9,初選設(shè)備為J23-16。3.3.4 確定壓力中心因?yàn)榇藞D形為對稱圖形,固它的壓力中心即重心就是此圖形的對稱中心。3.4 沖壓工藝過程首先落料和拉深,在條料上沖裁出柸料,接著拉深成工件所需的形狀如圖3所示。圖3 工序圖1然后沖孔和切邊,沖裁出所需的孔,將工件凸緣上的余量切去,得到所需的工件如圖4所示。圖4 工序圖24 模具零部件結(jié)構(gòu)的確定4.1 定位零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1 條料橫向定位裝置選用的是兩個固定擋料銷來導(dǎo)料,查文獻(xiàn)1表15.49得固定擋料銷用直徑d=8mm的標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸。4.1.2 條料縱向定位裝置選用的是固定擋料銷,因?yàn)閳A柱頭式擋料銷制造簡單,使用和更換方便,決定選用圓柱頭式擋料銷,根據(jù)導(dǎo)料板的厚度,查文獻(xiàn)1表15.49得固定擋料銷用直徑d=8mm的標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸。4.2 卸料、頂件、推件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1 卸料裝置的設(shè)計(jì)1、 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,選用的是彈性卸料裝置,故用的是彈性卸料板。用的彈性卸料板是以導(dǎo)料板為送料導(dǎo)向的沖模中使用的彈性卸料裝置,卸料板凸臺部分的高度為h=H-0.10.3t式中 h-卸料板凸臺高度;H-導(dǎo)料板高度;t-板料厚度;所以,h=6-0.30.5mm=5.4mm。工件為中小件卸料,彈性卸料板的厚度取515mm,綜合考慮取彈性卸料板為15mm。 2、 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,選用廢料切刀卸料裝置,廢料切口的刃口長度應(yīng)比廢料寬度大些,刃口比凸模刃口低,其值h大約為板料厚度的2.54倍,并且不小于2mm。綜合考慮,取廢料切刀的直徑d=10mm,刃口高度為15mm,h=5mm,廢料切刀到切邊凹模的高度為H刀=20mm。4.2.2 推件裝置的設(shè)計(jì)1、 當(dāng)為落料拉深模時,選用不需要推板和連接推桿組成中間傳遞結(jié)構(gòu),而由打桿直接推動推件塊的剛性推件裝置。推桿文獻(xiàn)1表15.42選用直徑d=8mm標(biāo)準(zhǔn)的A型帶肩推桿。2、 當(dāng)為切邊沖孔模時,選用由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成的剛性推件裝置。推桿文獻(xiàn)1表15.42選用直徑d=8mm標(biāo)準(zhǔn)的A型帶肩推桿。4.2.3 頂件裝置的設(shè)計(jì)頂件裝置選用由頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器組成的彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié),工作可靠,沖裁件平直度較高。彈頂器做成通用的,其彈性元件是橡膠。4.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1 凹模外形結(jié)構(gòu)及其固定方法根據(jù)零件形狀和尺寸,采用整體式凹模,直接用螺釘和銷釘緊固在下模座上。采用螺釘和銷釘定位固定時,要保證螺孔間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近,詳細(xì)距離文獻(xiàn)2表3-24。4.3.2 凹??卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式選用孔口為直刃壁的凹模,因?yàn)榘搴駎=0.5mm,所以直刃壁高度取8mm。4.3.3 凹模輪廓尺寸的確定1、 凹模厚度 H=ks式中 s-垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離;k-系數(shù),考慮板料厚度的影響,查文獻(xiàn)2表3-25得k=0.15;所以,H=0.15101mm15mm,但該工件上還需沖很多較小的小孔,且均在同一凹模上進(jìn)行,所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)增加,當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,取H凹=45mm;當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,取其H凹=51mm。2、 垂直于送料方向的凹模寬度 (1) 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,B=s+2.54.0H=101+(2.54.0)45mm=213.5281mm。(2) 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,B=s+2.54.0H=101+(2.54.0)51mm=127.5204mm。送料方向的凹模長度 L凹=s1+2s2式中 s1-送料方向的凹模刃壁間最大距離;s2-送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離,查文獻(xiàn)2表3-26得s2=40mm;所以,L=101+240mm=181mm,為了保證凹模有足夠的強(qiáng)度,將其外徑增大到2000mm。4.4 其他支承零件的設(shè)計(jì)4.4.1 模柄的設(shè)計(jì)1、 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,選用4個螺釘緊固于上模座的凸緣模柄。2、當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,選用3個螺釘緊固于上模座的凸緣模柄。4.4.2 凸模固定板的設(shè)計(jì) 根據(jù)工件形狀,選用標(biāo)準(zhǔn)圓形的凸模固定板,其厚度一般為凹模厚度的60%80%,綜合考慮,當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,取h1=0.6H=0.645mm=27mm;當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,取h1=0.6H=0.651mm=31mm。4.4.3 校核墊板的采用與否p=FZA式中 p-凸模頭部端面對模座的單位面積壓力;FZ-凸模承受的總壓力; A-凸模頭部端面支承面積; 1、 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時, FZ=FD+FX=5000+62000N=67000N所以,p=6700003222MPa=83MPa查文獻(xiàn)2表3-34得模座材料的許用壓應(yīng)力bc=90140MPa。因?yàn)閜bc,所以要加墊板,綜合考慮,取墊板厚度H墊=10mm。4.4.4 凸凹模固定板的設(shè)計(jì) 根據(jù)工件形狀,選用標(biāo)準(zhǔn)圓形的凸凹模固定板,綜合考慮,當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,取其厚度為h3=30mm;當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,取其厚度為h3=20mm。4.4.5 壓邊圈的設(shè)計(jì)選用剛性壓邊圈裝置,根據(jù)工件的凸緣部分,為了防止起皺,綜合考慮取壓邊圈厚度為19mm。4.4.6 卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置2個卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺紋部分為M1050mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間,以保證卸料的正常運(yùn)動。 4.4.7 銷釘?shù)倪x用根據(jù)多方面的考慮,選用圓柱銷。當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,取其公稱尺寸為l=55mm 和l=60mm;當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,取其公稱尺寸為l=50mm。4.5 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5.1 凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法根據(jù)零件形狀和尺寸,采用整體式凸模,直接用螺釘和銷釘緊固在下模座內(nèi),緊固在下模座的部分代替了凸模固定板。4.5.2 凸模長度計(jì)算1、當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時, L凸=h1+h凹-h式中 h1-凸模固定板厚度;h-凸模進(jìn)入凹模的深度0.51mm,取1mm;所以,L=27+45-1mm=71mm。2、當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,所沖孔為圓孔,為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度將沖孔凸孔凸模設(shè)計(jì)成階梯式,采用數(shù)控銑削床加工。L凸1=h1+h凹;L凸2=h1+h凹-H式中 h凹-凹模的高度;H-工件的高度;所以,L凸1=31+51mm=81mm;L凸2=31+51-16mm=66mm。4.6 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件外形相對復(fù)雜,根據(jù)實(shí)際情況并考慮加工,為了滿足凸凹模強(qiáng)度和剛性,將凸凹模設(shè)計(jì)成凸臺式,使裝配修磨方便。采用成形銑、成形磨削加工。4.6.1 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,凸凹模的總長度為L凸凹=h2+h3+h4+h式中 h2-彈性卸料板厚度;h3-凸凹模固定板厚度;h4-橡膠安裝高度;h-增加長度。它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度0.51mm、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般取1020mm;所以,L=15+30+18.5+15.5mm=79mm。4.6.2 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,凸凹模的總長度為L凸凹=h3+h5+H+h式中 h3-凸凹模固定板厚度;h5-廢料切邊刀刃口高度;H-工件的高度;h-增加長度。它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度0.51mm、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般取1020mm;所以,L=20+15+16+7mm=58mm。4.7 模具閉合高度 1、 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,H=h上+L凸凹+H凹-H+h下式中 h上-上模座的高度;L凸凹-凸凹模的高度;H凹-凹模的高度;H-工件的高度;h下-下模座的高度。所以,H=45+79+45-16+50mm=203mm。2、 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,H=h上+H墊+H凸固+H凹+L凸凹+H刀+H凸凹板+h下式中 H墊-墊板厚度;H凸固-凸模固定板厚度;H刀-廢料切刀刃口到切邊凹模的高度;H凸凹板-凸凹模固定板高度。所以,H=45+10+31+51+20+20+50mm=227mm。4.8 模具零部件設(shè)計(jì)4.8.1 模具采用的是后置導(dǎo)柱模架根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,查文獻(xiàn)2表3-35得模架規(guī)格為:1、 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,上模座 200mm200mm45mm,下模座 200mm200mm50mm,導(dǎo)柱 32mm160mm,導(dǎo)套 32mm105mm43mm。 2、 當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,上模座 200mm200mm45mm,下模座 200mm200mm50mm,導(dǎo)柱 32mm190mm,導(dǎo)套 32mm115mm43mm。4.8.2 其他零部件結(jié)構(gòu) 拉深凸模將直接由連接件固定在下模座上,凸凹模由凸凹模固定板固定,兩者采用過渡配合關(guān)系。模柄采用凸緣式模柄,根據(jù)設(shè)備上模柄孔尺寸,查文獻(xiàn)2表3-60選用規(guī)格為 A50100的模柄。4.9 確定裝配基準(zhǔn)4.9.1 落料、拉深和切邊、沖孔都應(yīng)以沖裁凸凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先確定凸凹模在模架中的位置,安裝凸凹模組件,確定凸凹組件在下模座的位置,然后用固定板將凸凹模和下模座夾緊。4.9.2 沖裁模具材料的選取查文獻(xiàn)1表12.6、表12.7表12.8和表12.9得1、 凸模的材料為Cr12,凹模的材料為Cr12,熱處理硬度為5862HRC。2、 上、下模座選用鑄鐵型,材料采用HT200,滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料采用T8,熱處理硬度為5862HRC。3、 彈性卸料板、凸模固定板、凸凹模固定板、墊板的材料為45號鋼,墊板的熱處理硬度為4045HRC,其它的熱處理硬度為4348HRC 。4、 拉深模壓邊圈材料采用T10A,熱處理硬度為5862HRC。5、 推件塊、模柄、打桿材料選用45號鋼,打桿的熱處理硬度為4045HRC。6、 緊固螺釘、銷釘、卸料釘材料為45號鋼,緊固螺釘、卸料釘?shù)念^部淬火,熱處理硬度為4045HRC,銷釘?shù)臒崽幚碛捕葹?348HRC。4.9.3 模具零件的配合1、因?yàn)橥?、凹模間隙小于0.3mm,所以導(dǎo)柱與導(dǎo)套間采用H6/h5的間隙配合;導(dǎo)板與凸模間采用H7/h6的間隙定位配合;因?yàn)闆_裁件的內(nèi)形尺寸不大,所以推件塊內(nèi)形與凸模間為H8/f8的間隙配合。2、導(dǎo)套、導(dǎo)柱與底座間采用H7/r6的過盈配合。3、圓柱銷與銷孔,凸模與凸模固定板,模柄與上模座間采用H7/m6的過渡配合。5 沖壓設(shè)備的選用與校核5.1 落料拉深復(fù)合模壓力機(jī)設(shè)備的選用根據(jù)以上計(jì)算,同時考慮拉深件的高度選取開式雙柱可傾壓壓力機(jī)J23-16,其主要技術(shù)參數(shù)如下:公稱壓力 160kN滑塊行程 70mm最大閉合高度 220mm閉合高度調(diào)節(jié)量 60mm滑塊中心線到床身距離 160mm工作臺尺寸 300mm450mm工作臺孔尺寸 110mm210mm模柄孔尺寸 40mm60mm墊板厚度 60mm5.2 沖孔切邊復(fù)合模設(shè)備的選用考慮零件的高度,選用開式雙柱可傾壓壓力機(jī)J23-25,以保證沖孔切邊的順利操作,其主要技術(shù)參數(shù)如下:公稱壓力 250kN滑塊行程 65mm最大閉合高度 270mm閉合高度調(diào)節(jié)量 55mm滑塊中心線到床身距離 200mm工作臺尺寸 370mm560mm工作臺孔尺寸 200mm290mm模柄孔尺寸 40mm60mm墊板厚度 50mm5.3 校核模具閉合高度模具閉合高度H應(yīng)該滿足H最大-5HH最小+10式中 H最大-壓力機(jī)的最大裝模高度;H最小-壓力機(jī)的最小裝模高度;當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時,220-5203220-60+10,即215203170,所選的壓力機(jī)J23-16滿足要求,可以使用。當(dāng)為沖孔切邊復(fù)合模時,270-5227270-55+10,即265227225,所選的壓力機(jī)J23-25滿足要求,可以使用。6 模具的工作原理6.1 落料拉深復(fù)合模的工作原理落料拉深復(fù)合模的總裝配圖如圖5所示。圖5 落料拉深復(fù)合模 本模具是一套倒裝式的落料、拉深的復(fù)合模。模具的工作過程為:上模下行凸凹模17與落料凹模4接觸開始落料。上模繼續(xù)下行凸凹模17與拉深凸模20接觸開始拉深。工件成形后,上模上行打桿14推動推件塊15把零件從凸凹模17中打出,落料廢料由橡膠18推動卸料板19推出。此模具為前后送料,在送料中有擋料銷6限位和導(dǎo)料。6.2 沖孔切邊復(fù)合模工作原理沖孔切邊復(fù)合模的總裝配圖如圖6所示。圖6 沖孔切邊復(fù)合模本模具是一套沖孔、切邊的復(fù)合模。模具的工作過程為:上模下行沖孔凸模5和6與凸凹模4接觸開始孔的沖制。上模繼續(xù)下行切邊凹模7與凸凹模3接觸開始切邊??椎膹U料沖裁力的作用小直接落下,切邊廢料則由廢料切刀3切去并直接漏出。結(jié)論設(shè)計(jì)是源頭,設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右,卻決定了整個模具成本的70%-80%。所以,作者在設(shè)計(jì)時充分地考慮了模具結(jié)構(gòu),考慮提高生產(chǎn)率,如何方便維修。通過這次模具設(shè)計(jì),本人在多方面都有所提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行一次冷沖壓模具設(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,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,熟悉了設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),同時各科相關(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。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、突出自己勞動成果的喜悅心情,從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié),從而加以彌補(bǔ)。在此感謝我的指導(dǎo)老師:賀紅林老師,這次設(shè)計(jì)的每個細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù),都離不開你的細(xì)心指導(dǎo)。同時也感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們。 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)(References)1 郝濱海. 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊S. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.11.2 王嘉. 冷沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)例C. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.7.3 翁其金. 冷沖壓技術(shù)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.11.4 翁其金,徐新成. 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.7.5 王伯平. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)S. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.4。6 沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組. 沖模設(shè)計(jì)手冊S. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.7 王孝培. 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊S. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.3.8 周大雋. 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)與規(guī)范M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.致謝隨著社會的發(fā)展,機(jī)械行業(yè)的模具專業(yè)在我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中成為一個越來越重要的分支。模具滲透著整個社會。不管在那個行業(yè),都有模具的存在。日常生活中輕重工業(yè),都離不開模具生產(chǎn),模具就是為了得到所需要的產(chǎn)品。要什么樣的產(chǎn)品,就可以生產(chǎn)什么樣的模具,如(塑料模具 、冷沖壓模具、壓鑄模、橡膠模 )。而目前形勢的需要,產(chǎn)品更新?lián)Q代更快更易,所以模具行業(yè)的發(fā)展空間很大,有待我們?nèi)ヅΓヌ剿?。模具生產(chǎn)過程是一個循序漸進(jìn)的過程,生產(chǎn)模具過程中可能用到的的機(jī)器有很多種類,如(電火花成型機(jī)、數(shù)控線切割、車床、銑床、刨床、磨床、鏜床等)。四年的學(xué)習(xí),我對機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、模具設(shè)計(jì)與制造有了深刻的認(rèn)識。面臨畢業(yè)期間,此次單獨(dú)設(shè)計(jì)一個模具,讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu)、模具加工工藝、模具的用途。并且學(xué)到不少的書本上沒有的知識,就拿沖壓模來說,對于影響模具壽命的因素,主要是模具的加工精度和材料的剛度,還有模具的材料,模具生產(chǎn)批量,模具結(jié)構(gòu)等。影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的制造精度。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我從理論和實(shí)踐上又更進(jìn)一步的加深。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)。中國面臨世界的挑戰(zhàn),在模具行業(yè)這方面,我希望日后能在模具這一行有所貢獻(xiàn)。再次衷心感謝賀紅林老師和答辯組的各位老師的教誨,對我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn),使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。我也在努力地積蓄著力量,盡自己的微薄之力回報母校的培育之情,爭取使自己的人生對社會產(chǎn)生些許積極的價值!28
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