沖裁小墊片的模具設(shè)計【全套含有CAD圖紙三維建?!?/h1>
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購買后包含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396摘 要我這次所設(shè)計的是一個小墊片,這個墊片是我運用了兩年的所學(xué)知識所設(shè)計出來的。這個墊片的設(shè)計,不僅僅是對我兩年知識的審查,還能夠提升自身的能力。這個墊片的設(shè)計概述了墊片的工藝特性、零件設(shè)計、模具設(shè)計。我采用了一套用來沖裁的模具,此設(shè)計在沖裁時我采用了倒裝復(fù)合模,這樣能夠提高生產(chǎn)效率。在設(shè)計過程中,我使用了CAD、UG等現(xiàn)代模具設(shè)計軟件。關(guān)鍵詞:倒裝復(fù)合膜;Ug;Cad 目 錄前 言11 材料沖壓性能分析21.1 材料的沖裁性能系數(shù)21.2 零件形狀結(jié)構(gòu)的沖壓工藝性分析21.2.1零件尺寸精度的工藝性分析21.2.2沖裁件內(nèi)外形公差31.2.3沖裁件的內(nèi)孔尺寸公差31.2.4沖裁件的斷面粗糙度與毛刺42沖裁工藝分析與確定52.1沖裁工藝52.1.1零件的沖裁工藝方案52.1.2 沖裁工藝的確定53 沖裁件排樣方案的確定53.1 材料的利用率53.1.1 材料利用率的基本內(nèi)容53.1.2 材料利用率的公式53.2 材料的搭邊值63.2.1 搭邊的基本內(nèi)容63.2.2 搭邊值的圖表73.3 沖裁件的排樣73.2.1 排樣方式的確定74 凸凹模刃口尺寸與沖壓力的確定84.1 凸凹模刃口尺寸計算原則和公式84.1.1 計算原則84.1.2 計算公式94.2 沖壓力104.2.1 沖裁力104.2.2 卸料力、推件力、頂件力104.2.3 壓力機的選取105 模具總結(jié)構(gòu)圖115.1 凹模板的設(shè)計115.1.1 凹模板的尺寸115.1.2 凹模板二維圖125.2 凸模的設(shè)計125.2.1 凸模長度125.2.2 凸模二維圖135.3 螺釘、銷釘135.3.1 螺釘布置135.3.2 銷釘布置14總 結(jié)15致 謝16附 錄17參考文獻19前 言模具,工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。 簡而言之,模具是用來成型物品的工具,這種工具由各種零件構(gòu)成,不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。素有工業(yè)之母的稱號。模具具有特定的輪廓或內(nèi)腔形狀,應(yīng)用具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發(fā)生分離(沖裁)。應(yīng)用內(nèi)腔形狀可使坯料獲得相應(yīng)的立體形狀。模具一般包括動模和定模(或凸模和凹模)兩個部分,二者可分可合。分開時取出制件,合攏時使坯料注入模具型腔成形。模具是精密工具,形狀復(fù)雜,承受坯料的脹力,對結(jié)構(gòu)強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高要求,模具生產(chǎn)的發(fā)展水平是機械制造水平的重要標(biāo)志之一。我國考古學(xué)家發(fā)現(xiàn),早在2000多年前,我國就已有沖壓模具被用于制造銅器了,這也證明了中國古代沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年,中國長春第一汽車制造廠首次建立了沖模車間,該廠在1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了長期的發(fā)展道路后,目前我國已形成了300多億元各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。我國沖壓模具無論是在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面上都已有了很大的發(fā)展,但與世界先進水平相比,差距依然很大,一些大型、精度高、壽命長的高檔模具每年還是在大量的進口,特別是高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍是主要依靠進口。另外一些低檔次的簡單沖模,已展現(xiàn)出供過于求的現(xiàn)狀,市場竟?fàn)幖ち摇? 材料沖壓性能分析1.1 材料的沖裁性能系數(shù)根據(jù)要求,材料為45號鋼,力學(xué)性能如下:抗剪強度 =432549 MPa 抗拉強度 b=539686 MPa屈服強度 s=353 MPa伸長率 =16 %彈性模量 E=200 MPa這個零件是一個沖裁小墊片,材料為45號鋼,厚度為2mm,其中間有一個15的大圓和兩個10的小圓,由于45號鋼具有良好的沖壓性能,所以選取45號鋼作為材料。1.2 零件形狀結(jié)構(gòu)的沖壓工藝性分析1.2.1零件尺寸精度的工藝性分析零件圖:圖1-1 零件草圖表1-1零件基本參數(shù)零件名稱精度板厚材料生產(chǎn)批量沖裁小墊片12級2mm45號鋼大批量1.2.2沖裁件內(nèi)外形公差表1-2標(biāo)準(zhǔn)公差基本尺寸mm公差等級IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14大于至mmm13610142540600.100.140.2536812183048750.120.180.30610915223658900.150.220.36183011182743701100.180.270.43305013213352841300.210.330.525080162539621001600.250.390.62查表1-2得:我們所做零件的內(nèi)外形公差選IT12 1.2.3沖裁件的內(nèi)孔尺寸公差 表1-3沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差 料厚t/mm沖裁件尺寸一般精度的沖裁件較高精度的沖裁件10105050150150300101050501501503000.20.50.080.100.140.200.0250.030.050.080.050.080.120.020.040.080.510.120.160.220.300.030.040.060.100.050.080.120.020.040.08120.180.220.300.500.040.060.080.120.060.100.160.030.060.10240.240.280.400.700.060.080.100.150.080.120.200.040.080.10查表1-3得:零件厚度為2mm,內(nèi)孔直徑為15與10時上公差為0.22,下公差為0.10。1.2.4沖裁件的斷面粗糙度與毛刺 沖裁件的斷面粗糙度及毛刺高度與材料塑性、材料厚度、沖裁間隙、刃口鋒利程度、沖模結(jié)構(gòu)以及凸模、凹模工作部分表面粗糙度等諸多因素有關(guān)。選用普通沖裁方式?jīng)_裁厚度為2mm以下的金屬板料時,其斷面粗糙度值Ra一般可達3.212.5m。毛刺的允許高度見表1-4。表1-4普通沖裁毛刺的允許高度料厚t/mm0.30.30.50.51.01.01.51.52.0試模時0.0150.020.030.040.05生產(chǎn)時0.050.080.100.130.15查表得:生產(chǎn)時,當(dāng)我們板料厚度為2mm時毛刺允許高度要小于0.15mm。2沖裁工藝分析與確定2.1沖裁工藝2.1.1零件的沖裁工藝方案一般來說,低精度,大批量,大尺寸的產(chǎn)品宜單工序生產(chǎn),采用簡單磨具。方案一:由單工序沖裁模來進行生產(chǎn),先落料后沖孔;方案二:由復(fù)合沖裁模來進行生產(chǎn),沖孔落料同時進行;方案三:由級進沖裁模進行生產(chǎn),先沖孔后落料。 2.1.2 沖裁工藝的確定由于該沖裁件結(jié)構(gòu)形狀簡單,屬于中心對稱圖形,我選擇方案三用級進模來設(shè)計。3 沖裁件排樣方案的確定3.1 材料的利用率3.1.1 材料利用率的基本內(nèi)容在沖壓零件的成本中,材料費用約占60%以上,因此,合理利用材料,提高材料利用率,是排樣設(shè)計應(yīng)考慮的重要因素之一。材料的利用率是指沖裁件的實際面積與所用所用板料面積的百分比。3.1.2 材料利用率的公式一個步距內(nèi)的材料利用率=A/Bs100%A一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積(mm2);B條料寬度(mm);s步距(沖裁件時條料在模具上每次送進的距離,其值為兩個對應(yīng)沖件間對應(yīng)點的間距,mm)。一張板料(或條料、帶料)上總的材料利用率0=A1/BL100%n一張板料(或條料、帶料)上沖裁件的總項目;A1一個沖裁件的實際面積(mm2);L板料(或條料、帶料)的長度(mm2);B板料(或條料、帶料)的寬度(mm2)。3.2 材料的搭邊值3.2.1 搭邊的基本內(nèi)容排樣時工件間以及工件與條料側(cè)邊間留下的余料稱為搭邊。搭邊雖然是廢料,但是在沖裁過程中起了很大的作用:補償定位的誤差,保證沖出合格的零件;使條料保持一定的剛度,保證順利送料;使坯料在沖裁變形時能有足夠的非變形區(qū)“強區(qū)”,避免毛刺被帶入凹、凸模間隙,降低沖件的質(zhì)量和模具的壽命。但是搭邊的存在又必然的降低了材料的利用率,因此,設(shè)計排樣圖時必須合理確定搭邊值。一般來說,搭邊值的大小受到以下因素及規(guī)律的影響。(1) 材料的力學(xué)性能。硬材料的搭邊值可以小些,軟材料、脆材料的搭邊值應(yīng)該大些;(2) 沖裁件的形狀和尺寸。沖裁件尺寸大或有尖凸的復(fù)雜形狀時,搭邊值要大些;(3) 材料厚度。厚材料的搭邊值要取大一些;(4) 送料及擋料方式。用手工送料時,有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些,用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些;(5) 卸料方式。彈性卸料(有壓料)比剛性卸料(無壓料)的搭邊值小一些。實際應(yīng)用中,搭邊值一般由經(jīng)驗確定,見表3-13.2.2 搭邊值的圖表表最小搭邊值3-1材料厚度t/mm圓形或圓角r2t的工件矩形件邊長l50矩形件邊長l50或圓角r2t工件間a1側(cè)邊a工件間a1側(cè)邊a工件間a1側(cè)邊a0.31.82.02.22.52.83.00.30.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.52.02.23.3 沖裁件的排樣3.2.1 排樣方式的確定考慮到這套模具的成本與模架的大小,下面我設(shè)計了兩種排樣方式進行比較。圖3-1排樣圖圖3-2排樣圖下面我們進行兩種排樣材料利用率的計算并進行比較。圖3-1:一個步距的材料利用率=A/Bs100%=2389.76/(4677)80圖3-2:一個步距的材料利用率=A/Bs100%=2389.76/(75.549)64經(jīng)比較選用如圖3-1所示的排樣圖。4 凸凹模刃口尺寸與沖壓力的確定4.1 凸凹模刃口尺寸計算原則和公式4.1.1 計算原則沖裁件的尺寸精度取決于模具刃口尺寸的精度,合理的沖裁間隙也要靠模具刃口尺寸及其公差來保證。在計算刃口尺寸時,應(yīng)分別按落料和沖孔兩種情況考慮,并遵循以下的原則:(1)設(shè)計落料模時,以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn),間隙取在凸模上;設(shè)計沖孔模時,以凸模刃口尺寸為基準(zhǔn),間隙取在凹模上。(2)刃口的基本尺寸應(yīng)根據(jù)落料或沖孔、刃口磨損的方向和最小間隙來確定。(3)凸,凹模刃口的制造公差應(yīng)根據(jù)凸,凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工方法和沖裁間隙的要求來確定。4.1.2 計算公式根據(jù)刃口尺寸計算原則,得到刃口尺寸的計算公式為:落料:Dd=(Dmax-)+d0Dp=(Dd-Zmin)0-p=(Dmax-Zmin)0-p沖孔:dp=(dmin+)0-pdd=(dp+Zmin)+d0=(dmin+Zmin)+d0Dd、Dp落料凹、凸模的刃口尺寸(mm);dp、dd沖孔凸、凹模的刃口尺寸(mm)Dmax落料的最大尺寸(mm)dmin沖孔的最小尺寸(mm)沖裁件的公差(mm,如果沖裁件是任意尺寸,按IT14級精度處理)Zmin最小間隙(mm)p、d凸凹模的刃口公差(mm)x磨損系數(shù),x值在0.51之間,它與沖裁件的精度有關(guān),可按下列關(guān)系選擇:沖裁件精度較高(IT10)時:x=1;沖裁件精度一般(IT11IT13)時:x=0.75;沖裁件精度較低(IT14以下)時:x=0.5落料:Dd=(Dmax-)+d0=(215-0.750.3)+d0=214.64+0.2250Dp=(Dd-Zmin)0-p=(215-0.750.3-Zmin)0-p=214.830-0.13沖孔:dp=(dmin+)0-p=(16+0.750.3)0-p=16.640+0.13dd=(dp+Zmin)+d0=(dmin+Zmin)+d0=14.85+0.22504.2 沖壓力4.2.1 沖裁力F=KLtb式中F沖裁力(N);L沖裁件周邊長度(mm);t材料厚度(mm);b材料抗剪強度(Mpa);K考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料力學(xué)性能與厚度的波動等因素引入的修正系數(shù),一般取K=1.3。經(jīng)計算F沖= KLtb=1.3226.162500=294KN4.2.2 卸料力、推件力、頂件力FX=KXF=294 0.04=0.01KNFT=nKTF=2940.0551=0.16KNFD=KDF=2940.06=0.18KN表4-1卸料力、推件力和頂件力的系數(shù)沖件材料KXKTKD鋼(料厚tmm)0.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.06KX-卸料力系數(shù);KT-推件力系數(shù);KD-頂件力系數(shù);n-同時卡在凹??變?nèi)的沖件數(shù),n=ht(h為凹??卓诘闹比斜诟叨龋瑃為材料厚度)。4.2.3 壓力機的選取總壓力計算F總=F+FX+FT=294+0.01+0.16=294.17KN對于沖裁件工序,壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時總沖壓力的1.11.3倍,即P(1.11.3)F總P1.2294.17 353.004KNP-壓力機的標(biāo)稱壓力經(jīng)計算我們選用的壓力機為J23-35,它的主要技術(shù)規(guī)格見(附錄1)5 模具總結(jié)構(gòu)圖5.1 凹模板的設(shè)計5.1.1 凹模板的尺寸H-凹模板厚度S2-凹模寬度方向刃口最大距離K-考慮板料厚度的影響系數(shù)表5-1系數(shù)K值S2/mm材料厚度t/mm0.51233500.30.350.420.50.6501000.20.220.280.350.421002000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22凹模板厚度H=KS2=0.2877=21.56取22mm凹模板壁厚C=(1.52)H=3040取C=30mm凹模板寬度B=46+2C=106取110mm凹模板長度L=步距+2C=46+230=106取110mm所以,凹模輪廓尺寸為11011022(mm)5.1.2 凹模板二維圖圖5-1 凹模板5.2 凸模的設(shè)計5.2.1 凸模長度凸模長度的計算公式為:L=h1+h2+h3+h130mmL-凸模長度(mm);h1-凸模固定板厚度(mm);h2-卸料板厚度(mm);h3-導(dǎo)料板厚度(mm);h-附加長度,我們一般取15到20mm。5.2.2 凸模二維圖圖5-2 凸模5.3 螺釘、銷釘5.3.1 螺釘布置 螺釘數(shù)量的確定由于凸模固定板將凸模與上模座相連接,其具體要求是可靠性和穩(wěn)定性,故采用4個螺釘相連接。 螺釘大小的確定根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要,在保證連接可靠性的前提下,選取螺釘規(guī)格為M16和M12,長度根據(jù)被連接零件的厚度來確定。 螺釘位置的確定在確定螺釘位置時,選取對角布置的方式。5.3.2 銷釘布置 銷釘數(shù)量的確定 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求,銷釘在模具中主要起定位作用,故采用2個銷釘。 銷釘大小的確定由于該模具從外形結(jié)構(gòu)上講并不大,故采用6(銷釘直徑可取與螺釘直徑相等或比螺釘直徑小一個規(guī)格)。 銷釘位置的確定為了保證被連接零件定位的準(zhǔn)確性,采用對角布置。螺釘與銷釘位置的確定具體參數(shù)見(附錄2)總 結(jié)在經(jīng)過多天的努力之下,我終于完成了這次的畢業(yè)設(shè)計。這次的畢業(yè)設(shè)計使我對自己所學(xué)的專業(yè)模具設(shè)計與制造有了一個新的了解。老師一共給了我們四個課題。塑料模、沖壓模、Moldflow、成本估算。我選擇了上學(xué)期我所設(shè)計過的沖壓模。雖然這個零件我上學(xué)期我設(shè)計過,但是我還是重頭開始設(shè)計。而這次的沖壓模設(shè)計,讓我學(xué)會了這個模具設(shè)計是圍繞著自己所知的零件信息來展開設(shè)計。先從零件的工藝分析開始設(shè)計,零件的工藝分析又包括了零件材料、零件結(jié)構(gòu)、零件的尺寸精度以及零件的批量生產(chǎn)。只有確定了這些因素能夠滿足零件的設(shè)計要求,我們才能夠進行接下來的步驟。接著,對零件進行排樣設(shè)計。一般來說,零件的排樣方法有好幾種,但是我所設(shè)計的零件墊圈結(jié)構(gòu)簡單,我選擇了一次性加工的方法落料模生產(chǎn)。這樣的排樣方法,模具結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)效率高。接下來的工藝計算,不能出一點紕漏。最重要的就是刃口尺寸的計算。因為,沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度,合理的沖裁間隙也要考模具刃口尺寸及其公差來保證。這是我這次畢業(yè)設(shè)計中最重要的一項。在這次畢業(yè)設(shè)計的模具設(shè)計方面,我利用了銷釘來定位凹模和卸料板以及下模座,銷釘還被我用來固定凸模和凸模固定板以及上模座。最后用導(dǎo)柱來支撐上模架和下模架。大學(xué)三年生活就這么過去了。當(dāng)初我來到這個學(xué)校時,對這一切都是感覺那么的好奇和新鮮。如今三年的時光轉(zhuǎn)瞬離去,我已經(jīng)成長成了一個青年,對接下來的生活也有了明確的規(guī)劃。三年大學(xué)生活不僅讓我學(xué)到了各種的專業(yè)知識,讓我為自己畢業(yè)后的工作有準(zhǔn)備,同時還教會了我如何學(xué)習(xí)。因為,當(dāng)今的社會,不管我們在哪里,我們都要抱著一顆求學(xué)的心,這樣才能迅速的在同屆畢業(yè)生里出頭。致 謝在這次設(shè)計過程中,我得到了老師和同學(xué)在各方面的幫助。在這我向各位老師和模具1413班的所有同學(xué)表示感謝,他們在我的整個設(shè)計過程中一直給予我?guī)椭?,解決了我設(shè)計上的很多問題。附 錄 附錄1 開式雙柱可傾式壓力機(部分)主要技術(shù)規(guī)格型號J23-6.5J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-63J23-80公稱壓力/KN63100160250350400630800滑塊行程/mm3545556580100100130滑塊行程次數(shù)(次/min)1701451205550804045最大閉合高度/mm150180220270280300400380閉合高度調(diào)節(jié)量/mm3535455560808090滑塊中心線至床身距離/mm110130160200205220310290立柱距離/mm105180220270300300420380工作臺尺寸/mm前后200240300270380420570540左右310370450560610630860800工作臺孔尺寸/mm前后110130160200200150310230左右160200240290290300450360直徑140170210260260200400280墊板尺寸/mm厚度30354050608080100直徑150200模柄孔尺寸/mm直徑3030404050505060深度5555606070707080滑塊/mm前后190230360350左右210300400370床身最大可傾斜角4535353020302530附錄2 螺孔、銷孔的最小布置尺寸簡圖螺釘孔M6M8M10M12M16M20M24A淬火10121416202530不淬火8101113162025B淬火78910121317C淬火5不淬火3銷釘孔46810121620D淬火791112151620不淬火4678101316參考文獻 1 翁其金.冷沖壓技術(shù). 北京:機械工業(yè)出版社,2001.2 徐正坤. 沖壓模具及設(shè)備. 北京:機械工業(yè)出版社,2005.3 模具實用技術(shù)叢書編委會. 沖模設(shè)計應(yīng)用實例. 北京:機械工業(yè)出版社,2000.4 沖模設(shè)計手冊編寫組. 沖模設(shè)計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2001.5 姜奎華. 沖壓工藝模具設(shè)計. 北京:機械工業(yè)出版社,2003.6 甄瑞麟模具制造技術(shù)北京:機械工業(yè)出版社,20057 胡石玉精密模具制造工藝南京:東南大學(xué)工業(yè)出版社,20048 李發(fā)志模具先進制造技術(shù)北京:機械工業(yè)出版社,20039 韓樹明機械工程基礎(chǔ)北京:冶金工業(yè)出版社,201510 李芳麗,石彩華機械圖樣的識讀與繪制北京:清華大學(xué)出版社,201219
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