3645 限位板沖裁模具設計1,限位,板沖裁,模具設計 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書11 緒 論大學三年的學習即將結束，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(zhì)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，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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、河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書2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。在完成大學三年的課程學習、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)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于冷沖模具、塑料模具的設計步驟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，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。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。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設計工作者應有的素質(zhì)。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。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在 600 億至 650 億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持 13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計， 2004 年國內(nèi)模具進口總值達到 600 多億，同時，有近 200 個億的出口），到 2005 年模具產(chǎn)值預計為600 億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年 9000 多萬美元增長到 2005 年的 2 億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有 80%的模具需要更換。2003 年我國汽車產(chǎn)銷量均突破 400 萬輛，預計 2004 年產(chǎn)銷量各突破 500 萬輛，轎車產(chǎn)量將達到 260 萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的 20%之多。1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀目前，中國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。1999 年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達 245 億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書3銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。鑒于模具作為包括機床工具、汽車制造、食品包裝等在內(nèi)的機械行業(yè)中機械基礎件產(chǎn)業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展先進生產(chǎn)力當中，處于非常關鍵并服務全行業(yè)的地位，其發(fā)展對產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達 2 微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達 160 個，壽命 1～2 億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn) 48 英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術研究的機構和院校已達30 余家，從事模具技術教育的培訓的院校已超過 50 余家。其中，獲得國家重點資助建設的有華中理工大學模具技術國家重點實驗室，上海交通大學 CAD 國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別在大河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書4型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進口。我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書5第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。1999 年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330 億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年 10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999 年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為 183 萬輛，。保有量為 1500 萬輛，預計到 2005 年汽車年產(chǎn)量將達 300 萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到 2005 年汽車行業(yè)將需要各種塑料件 36 萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為 20 多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。 家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過 3200 萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了 1000 萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展……1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書6世界上一些工業(yè)發(fā)達的國家，模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。根據(jù)一些文獻介紹。有些國家模具生產(chǎn)的總產(chǎn)值已超過機床工業(yè)總產(chǎn)值，其發(fā)展速度超過了機床、汽車、電子等工業(yè)。模具工業(yè)已發(fā)展成獨立行業(yè)，成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)之一。美國人世界人士認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ，德國的同行認為“模具工業(yè)是關鍵工業(yè)” ，日本模具協(xié)會認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密” 。日本模具工業(yè)的產(chǎn)值達到了 13000 億日元，遠遠超過日本機床工業(yè)總產(chǎn)值 9000 億日元。模具制造技術，特別是制造精密、復雜、大型、長壽命模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。模具工業(yè)發(fā)展?jié)摿薮螅熬皬V闊。1.3　限位板沖裁件模具設計與制造方面1.3.1 限位板沖裁模具設計的設計思路沖裁時利用模具使板料沿一定輪廓線產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。常用的沖裁有落料、沖孔、切邊、切斷等，其中，以落料、沖孔應用最多。落料是沿工件的外形封閉輪廓線沖切，沖下部分為工件；沖孔是沿工件的內(nèi)形封閉輪廓線沖切，沖下部分為廢料。沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。一般情況下，對沖裁工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應滿足材料交省、工序較少、模具加工交易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。1.3.2 限位板沖裁模具設計的進度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時間 5 天．河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書72 限位板沖壓工藝的分析2.1 限位板工藝分析工件名稱：限位板生產(chǎn)批量：大批量材 料：A3厚 度：6mm工件簡圖如圖所示：河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書8圖 1 限位板2.2 沖裁工藝計算和工藝方案沖裁模的結構形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進模、復合模等。各種沖裁模的構成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。該零件形狀簡單、對稱，是有圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形狀所能達到餓經(jīng)濟精度為 IT11——IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為 0.5mm。將以上精度與零件的?精度要求相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。該工件的圓角半徑已經(jīng)給出 R=4，模具整體結構設計簡單。2.2.1 工藝方案的確定該零件所需的沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂以下三種工藝方案；方案一：用簡單模分兩次加工，即落料——沖孔。方案二：沖孔、落料復合模。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書9方案三：沖孔落料級進模。采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二、三更具有優(yōu)越性。該零件 30mm 的孔與邊緣之間的最小距離為 6mm，大于此零件要求的最小壁厚，可?以采用沖孔、落料復合模或沖孔、落料級進模。符合模模具的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結構比較復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。級進模雖生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的行位精度，需要在模具上設置導正銷，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復合模為佳。2.2.2 必要的工藝計算（1）排樣設計 設計復合模時，首先要設計條料排樣圖。該零件具有 T 形的特點，直排列時材料的利用率較低，采用直對排（見下圖）的排樣方案可以提高材料的利用率，較少廢料。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書10圖 2 排樣圖查表取搭邊值為 5.4mm 和 4.8mm。計算調(diào)料寬度：B=(75+5.4+4.2+18)mm=108mm步距：S=（74+26）mm=100mm（2）計算凸、凹模刃口尺寸查表得間隙值 Zmin=1.080mm Zmax=1.440mma. 沖孔 30mm 凸、凹模刃口尺寸的計算。由于制件結構簡單，精度要求不高，?所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：查表得凸、凹模制造公差： 0.25m??凸凹河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書11校核： maxinmi0.36,Z????凸 凹凸 凹 而 +=0.45m滿 足 +的 條 件查表得:IT14 級時磨損系數(shù) x=0.5mm。按式 0 0min .25()(3.4)30.12.126dxm?? ???????A凸凸凹 凸 i+Zb. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算。對外輪廓的落料，由于形狀較復雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：當以凹模為基準件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于 A 類尺寸。工件圖中未標注公差的尺寸，查相關資料得出其極限偏差：。00000.74.52.74.74.35,,,18,mRmm?????查表得磨損系數(shù) x 為：當 .,.50507x???A時時按式： 4max0()jA???A河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書120.25.430.1..7.90 0.25.4.10.. 0.3.25.30(180.5.)68745(..)2 2744(0.75.).mm??????????????凹凹凹凹凹 .508?落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是170.68mm，73.63mm，74.63mm，21.71mm，3.78mm。不必標公差，但要在技術要求條件中注明:凸模實際刃口尺寸與落料凹模配合，保證最小雙面合理間隙 Zmin=0.246（落料凹模刃口部分尺寸見下圖） 。圖 3 落料凹模刃口部分尺寸(3) 沖壓力的計算落料力 (256.1450)692.8bFLt Nk????落河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書13沖孔力 (302450)84.7bFLt Nk?????孔沖孔時的推件力 nKF推 推 孔取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表查的，h=12mm，則 n=h/t=12mm/6=3 個，查表得， 0.45K?推Fn?推 推 孔 =20.458.7=.63kN落料時卸料力 KF?卸 卸 落查表取: 0.4.0692.87.1FKkN???卸卸 卸 落總沖壓力為: 總 落 孔 推 卸=+F=(692.8+4.7.63+27.1)kN=82.94k為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖壓力大 30%左右，即：1.05.F kN??總 總'1.3.(4)壓力中心的計算用解析法求模具的壓力中心的坐標。按比例畫出工件尺寸，選用坐標系 XOY，如圖所示。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書14圖 4 壓力中心因工件左右對稱，即 Xc=0.故只需計算 Yc。將工件沖裁周邊分成L1，L2，L3，L4，L5，L6 基本線段，求出各段長度的中心位置：L1=56mm Y1=0mmL2=56.52mm Y2=9mmL3=12.56mm Y3=18+Rb/l=18+16/3.4=23.1mmL4=62mm Y4=37.5mmL5=9.08mm Y5=67.01mmL6=94.2mm Y6=53mm123456056.9.56.1237.9.087.194.2533.8LYLYLYcm?????????河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書153 模具總體設計根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復合模具，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件；而沖孔廢料則可以在下模座中開設通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應該具有呀了得作用，應選用彈性卸料板來卸下條料廢料。因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右往左送料。應該零件制造采用的是倒裝復合模，所以直接用擋料銷和導料銷即可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向、由于該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側導柱模架。3.1 模具主要零部件的結構設計河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書163.1.1 凸模、凹模、凸凹模的結構設計a.落料凸、凹模的結構設計。在落料凹模內(nèi)部，由于要設置推件板，所以凹模刃口應采用直筒刃口，并查表，取得刃口高度 h=12mm。該凹模的結構簡單，宜采用整體式。查表得 k=0.3即 凹模高度 0.3752.Hkbm???凹模壁厚 1.375C凹模的外型尺寸的確定：凹模外形長度 L=（75+2x46.2）mm=142.5mm凹模外形寬度 B=（74+2x33.75）mm=141.5mm凹模整體尺寸標準化，取為 160mmx160mmx25mmb.沖孔 30mm 凸模設計。為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應制成?逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用 B 形圓凹模。凸模固定板厚度取 28mm，凸模長度根據(jù)結構上的需要來確定 (20.5)42.545mLhhm?????凸 模 固 定 板 落 料 凹 模 （ 取 ）由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強度足夠，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口 1mm。c. 凸凹模的結構設計。本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結構設計需要，凸凹模的結構簡圖如圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要根據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書17圖 5 凸凹模的結構校核凸凹模的強度：查表得凸凹模的最小壁厚為 4.9mm，而實際最小壁厚為9mm。故符合強度要求。凸凹模的人口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.24mm-0.36mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸 24mm 的公差，應比零件所標注的精度高 3-4 級，即定位 24.15).m?（3.1.2 擋料銷位置的確定由模具整體結構設計，導料銷及導料銷都應通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應高出卸料板 3mm。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書18根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時擋料銷位置如圖 6 圖 6 擋料銷的位置L=D/2+C+d/2+0.1=[72/2+74.2+6/2+0.1]mm=113.3mm 3.1.3 導料銷位置的確定導料銷位于條料的同一側，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應裝在后側。3.2 卸料裝置的設計及標準化3.2.1 彈性卸料板的結構形式模具采用倒裝結構，選用手冊 【6】 圖 7－7（b）的卸料板形式。由表 7－8 查得彈性卸料板厚度為 12mm。裝模具時卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為 0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具凸凹模工作刃口 0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為 3.5mm。3.2.2 卸料螺釘?shù)倪x用采用圓柱頭卸料螺釘 45 鋼，熱處理硬度 35～45HRC規(guī)格 M12×90 JB/T7650.5河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書193.2.3 卸料彈簧的設計及選用根據(jù)模具結構初選 6 根彈簧，每根彈簧的卸料力為：3.471058.nFN?卸預 ＝ ＝ ＝根據(jù)預壓力和模具結構尺寸,查手冊 【5】 試選彈簧的具體參數(shù)是:D=35mm, d=6mm, H0=120mm , t=14.5mm, F 許 =960N, H1=88.4mm, 并計算如下：0128.43.6m??許 ＝ ??57.0.19.0496F??預預 許許＝ ＝ ＝，??12H?工 作 ＝ ＝ 5H修 磨 ＝??0 19.042m6.04????預 工 作 修 磨 ＝校核： ＞許 0所以所選彈簧是合適的。彈簧的規(guī)格為：外 徑：D=35mm鋼絲直徑：d=6mm自由高度：H 0=120mm裝配高度：H 2=H0-△H 0 =120mm－26.04mm＝93.96mm3.3 推件裝置的設計與標準化3.3.1 剛性推件裝置的設計與標準化本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應采用剛性推件裝置。其結構形式見手冊河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書203.3.2 推件塊的設計本推件塊的端面外形應跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應設計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模面 0.2～0.5mm。推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合 H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關系，屬內(nèi)導向。3.3.3 連接推桿的選用為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用 3 根推桿。每根推桿所承受的力為：28.64109546.7TPN???由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ6×65mm 3.3.4 推板的設計由推出結構需要，推板適宜選用圓形即手冊的 A 型。3.3.5 打桿的設計打桿選用帶肩 A 型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。其材料 45 鋼 熱處理硬度 43～48HRC 規(guī)格： A11×110mm JB/T7650.13.4 支撐固定零件的設計與標準化由凹模周界 L＝160mm,B=160mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為 Cr12,01 級精度的后側導柱模架。技術要求按 JB/T8070—1995 的規(guī)定。3.4.1 模架的選用上模座標記：200×160×35 GB/T2855.5下模座標記：200×160×40 GB/T2855.6模柄標記： Bφ40×90 GB/T2862.3—81（見于手冊 5）河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書213.4.2 凸模固定板的設計因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。凸模固定板的設計:為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經(jīng)驗公式計算凸模固定板厚度。H=（1～1.5）D=（1～1.5）×11.215mm＝11.215mm～16.823mm查手冊表 7-2 本模具取 H=16mm，其外形尺寸應與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為160mm×160mm×16mm3.4.3 墊板的設計在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強度，所以應設一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取 160mm×160mm×12mm。3.5 導向零件的設計與標準化本組模具采用的是后側導柱模座只需兩對相同型號的導柱導套。本模具沖裁間隙小應按 H6/h5 配合，材料選用 20 鋼熱處理要求滲碳深度 0.8～1.2mm，硬度 58～62HRC ，技術要求按 JB/T8070—1995 的規(guī)定。導柱標記： B20h5×100×30 GB/T2861.2導套標記： B20H6×45×23 GB/T2861.23.6 緊固零件的設計與標準化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：內(nèi)六角圓柱頭螺釘標記：GB/T70.1 M10×70螺釘標記：GB/T5782 M12×35銷釘標記：GB/T11.21 8m6×80河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書223.7 模架的設計模架各零件標記如下：上模座：200mmx160mmx40mm下模座：200mmx160mmx45mm導 柱：B35h5x210mmx55mm導 套：B35H6X110mmX43mm模 柄：@60mmX115mm墊板厚度：160mmX160mmX12mm卸料板厚度：160mmX160mmX16mm凸模固定板厚度：160mmX160mmX20mm模具的閉合高度：=40+12+20+16+27.04+45+25=180.04mm 180mm?4 沖壓設備的選用表一 開式雙柱可傾式壓力機型號和技術參 數(shù)hhhhhH????閉 上 模 座 墊 板 凸 模 固 定 板 落 料 凹 模 卸 料 板 彈 簧 外 露 下 模 座河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書23型號 JB23-80 JB23-100 JB23-100 JB23-100A JB23-125公稱壓力/KN800 1000 1000 1000 1250滑塊行程/mm130 130 150 16-140 145最大閉合高度/mm380 480 430 400 480工作臺尺寸/mm540*800 710*1080 710*1080 600*900 710*1080墊板尺寸/mm100*200 100 100*150 110 110*250模柄孔尺60*80 60*75 76*76 60*80 60*80河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書24寸/mm最大傾斜角度30 30 20 30 25根據(jù)前面已知條件，為了安全本設計選擇型號為 JB23-125 的開式雙柱式可傾壓力機能滿足使用要求。其主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下：公稱壓力：1250KN滑塊行程：145mm最大閉合高度：480mm最大裝模高度：370mm連桿調(diào)節(jié)長度：110mm工作臺尺寸（前后 X 左右）：710mmX1080mm墊板尺寸（厚度 X 孔徑）：100mmX250mm模柄孔尺寸：@60mmX80mm最大傾斜角度：25°5 繪制模具總裝圖繪制模具總裝圖如圖所：河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書25圖 7 裝配圖其工作過程是：條料在送進模具時由擋料銷 24 限位，導料銷導向，使得條料精確定位。模具在工作時，上模部分隨壓力機下行，當上模部分與條料接觸時，卸料板起河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書26壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊隨上模下行，壓力機滑塊繼續(xù)下行沖孔凸模進入凸凹模在壓力及刃口作用下完成沖裁。壓力機滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內(nèi)，沖孔廢料從凸凹模型孔內(nèi)落下，與此同時卸料板在彈簧恢復的作用下也將條料從凸凹模上撥落下來，完成卸料，卸料裝置復位。條料再送進一個步距等待下一次回程沖裁。結束語河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書27限位板屬于簡單的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應的壓力機。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。限位板沖裁件的形狀結構較為簡單，選用標準模架。模具工作零件的結構較為簡單，它可以相應的簡化模具結構。便于以后的操作、調(diào)整和維護。限位板沖孔落料模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合格的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。致 謝首先感謝本人的導師原紅玲老師，她對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書28畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。原紅玲老師淵博的知識，誠懇的為人，她我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進行課題研究的同窗同學，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！參考文獻河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書29【1】原紅玲主編，沖壓工藝與模具設計。機械工業(yè)出版社，2008 年 8 月【2】王孝培主編，中國模具設計大典之沖壓模具設計。江西科學技術出版社，2003年 1 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