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摘要
目前，隨著汽車及輕工業(yè)的迅速發(fā)展，模具設計制造日益受到人們的廣泛關注，已成為一個行業(yè)。將高新技術應用于模具設計與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證：CAD/CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在中國CAD/CAM已成為模具企業(yè)普遍應用的軟件。本模具設計一個接觸片，生產(chǎn)精度要求為IT14級。綜合運用本專業(yè)所學的理論與實踐經(jīng)驗，進行一次冷沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們的獨立工作能力。 鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融會貫通，進一步了解從模具設計到模具制造的整個工藝流程。 掌握模具設計的基本技能，如工藝參數(shù)計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
關鍵詞：沖壓模具；模具設計；模具
目 錄
第1章序言 1
1.1 接觸片沖壓模具的課題研究意義 1
1.2 接觸片沖壓模具的課題研究主要內(nèi)容 1
第2章工件的工藝性分析 2
2.1沖壓件的工藝性分析 2
2.2 確定工藝方案 2
第3章主要工藝參數(shù)計算 3
3.1 畫排樣圖 3
3.2 材料利用率計算 3
3.3 計算沖壓力 4
3.4 計算壓力中心 5
3.5 選擇沖壓設備 5
第4章主要工作部分尺寸計算 5
4.1 落料模尺寸計算 6
4.2 沖孔口尺寸計算 7
第5章 繪制零件圖和裝備圖 8
5.1 繪制裝備圖 8
5.2 繪制凹模 9
5.3 繪制凸模固定板 10
第6章工作零件制造 10
6.1 凸模 10
6.2 凹模 10
第7章定位零件 11
7.1 導料銷 11
7.2 擋料銷 11
第8章卸料裝置與出件裝置 11
8.1 卸料裝置 12
8.2 出件裝置 12
8.3彈簧和橡皮的選用 12
第9章標準模架、模座零件及導向零件 13
9.1模架 13
9.2模座 13
9.3導柱和導套 13
第10章連接與固定零件 14
10.1模柄 14
10.2固定板 15
10.3墊板 15
10.4螺釘與銷釘 15
總結(jié)
參考文獻
致謝
第1章 序言
1.1 接觸片沖壓模具的課題研究意義
模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備,是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。
模具作為一種生產(chǎn)工具已經(jīng)廣泛的地應用于各行各業(yè)，其發(fā)展之快，模具需求量之多，是前所未有的，今天，在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產(chǎn)加工，模具已成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經(jīng)濟水平。成形加工的社會效益很高，是高技術含量的社會產(chǎn)品，其價值和價格主要取決于模具材料、加工、外購件的勞動與消耗三項直接發(fā)生的費用和模具設計與試模等技術費用，后者，是模具價值和市場價格的主要組成部分，其中一部分技術價值計入了市場價格，而更大一部分價值，則是模具用戶和產(chǎn)品用戶受惠變?yōu)樯鐣б妗Ｈ珉娨暀C用模，其模具費用僅為電視機產(chǎn)品價格的1/3000～1/5000，盡管模具的一次投資較大，但在大批量生產(chǎn)的每臺電視機的成本中僅占極小的部分，甚至可以忽略不計，而實際上，很高的模具價值為社會所擁有，變成了社會財富。所以本模具設計具有非常重要的現(xiàn)實意義。
1.2 接觸片沖壓模具的課題研究主要內(nèi)容
本課題主要研究的內(nèi)容為：零件沖壓工藝分析；沖孔—落料級進模零件的設計與計算；沖裁件整形；模具安裝與調(diào)試，以及繪制裝配圖和零件圖。
其中細分起來還有接觸片零件沖壓工藝性分析；確定沖壓基本工序；排樣方案的確定；連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用；沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算；模具主要零件尺寸計算；沖壓力的計算；壓力中心的計算；選擇沖壓設備；沖模的閉合高度；調(diào)整模具閉合高度等。
第2章 工件的工藝性分析
2.1沖壓件的工藝性分析
材料為紫銅，厚度0.8mm，工件結(jié)構相對簡單，外沿為簡單曲線構成，工件內(nèi)部有三個三面通的孔，孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，工件尺寸全部為自由公差，可看作IT14，尺寸精度較低，普通沖裁完全能夠滿足。
圖2-1 接觸片
2.2 確定工藝方案
該工件包括落料、沖孔、彎曲三個基本工序，有以下三種工藝方案。
方案一、落料--沖孔--彎曲 單工序沖壓
方案二、落料、沖孔—彎曲 復合沖壓
方案三、落料--沖孔、彎曲 級進沖壓
方案一屬于單工序沖壓，由于制件生產(chǎn)批量大，但需要三道工序三副模具，這種方案生產(chǎn)效率低，不適用，
方案二屬于復合沖壓，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也滿足要求。
方案三沖孔、彎曲在同一個工步里完成，易使內(nèi)孔沖頭磨損，降低模具壽命。
結(jié)論：該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二合適。
方案一操作方便，我們時常便選擇方案一，但從整體來看，不太合適。因為，設計它的模具具有一定難度，為了降低難度，使設計起來得心應手，不選取方案一；，方案二屬于復合沖壓，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也滿足要求。
方案三沖孔、彎曲在同一個工步里完成，易使內(nèi)孔沖頭磨損，降低模具壽命。
結(jié)論：該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二合適。
第3章 主要工藝參數(shù)計算
3.1 畫排樣圖
因為制件的形狀比較復雜,且加工起來也非常困難，為了能加工出最好的產(chǎn)品,在此采取單排的排樣方案如圖3-2所示。由文獻[1]表3-2，搭邊尺寸a的取值, 得a=1.44 mm, =1.2 mm.
圖3-2 排樣圖
3.2 材料利用率計算
由文獻[5]材料的利用率的計算公式為：
式中 S-----一個步距內(nèi)零件的實際面積；
B-----板料寬度（mm）；
A-----送料步距（mm）。
3.3 計算沖壓力
(1) 落料力計算
由文獻可知沖裁力計算公式為
式中 F-----沖裁力(N);
L-----工件外輪廓周長(mm);
t-------材料的厚度
-------材料的抗剪強度,可在文獻[5]附錄A1中查得=343MPa
K------ 系數(shù)，它是考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學性能與厚度波動等因數(shù)而增加的安全系數(shù)，常數(shù)K=1.3
則，卸料力:
（2）沖孔力計算
沖孔力:
(3) 推件力的計算
推件器的作用是將彎曲后的工件頂出凹模，由于所需的推件力很小，在彎曲的過程中，推件力不宜太大，應當小于工件彎曲力，否則推件器將壓彎工件，使工件出現(xiàn)變形。
推件力:
且綜合以上可知,總的總裁力為:
--卸料力系數(shù)
--推件力系數(shù)
--沖孔力系數(shù)
n--堵塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)
、由表1-13查取
3.4 計算壓力中心
因為該工件是對稱零件,所以其重心在圓點中心。
3.5 選擇沖壓設備
公稱壓力
依表可查1-15開式壓力機主要參數(shù)，初選壓力機型號規(guī)格為J23-25。 它具有工作臺三面敞開，操作方便，成本低廉的優(yōu)點。該壓力機與模具設計的有關參數(shù)為:
公稱壓力:250KN
滑塊行程:65 mm
最大閉合高度:270 mm
連桿調(diào)節(jié)量:55mm
工作臺尺寸:370 mm ×560 mm
模柄孔尺寸: 50 mm×70 mm
第4章 主要工作部分尺寸計算
根據(jù)文獻[5]表2-10查得, 間隙值 = 0.04 mm,
= 0.056 mm
-=0.056-0.040=0.016mm
4.1 落料模尺寸計算
由文獻[5]公式2-3,并查附錄D1及表2-13,可以得到落料凹、凸?；境叽绲挠嬎愎?工件的制造公差()和磨損因數(shù)(x).其工件展開時尺寸如圖4-1所示。
圖4-1 工件展開時的尺寸圖
設沖壓凹、凸模按IT14級制造,則有:
落料：=（-）=（60-0.5*0.74）=59.63
=（-）=（59.63-0.04）=59.59
校核：
很顯然證明所取的是合適的.
4．2 沖孔口尺寸計算
沖孔：
式中：
沖孔凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是27.21、10、16.74、25.7。但不必標注公差，注明以0.10--0.14mm間隙與沖孔凹模配置。
，——落料時凸凹模的基本尺寸
——沖孔件的最小極限尺寸
——落料件最大極限尺寸
——沖裁件的公差
X——磨損系數(shù)，其值應在0.5~1.
、、、為沖孔的基本尺寸
第5章 繪制零件圖和裝備圖
5.1 繪制裝備圖
圖5.1 裝備圖
5.2 繪制凹模
5.3 繪制凸模固定板
圖5-3 凸模固定板
技術要求
1. 各模板裝配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱邊。
2. 模具裝配后卸料板高出凸模1mm。
3. 模具裝配后頂件板高出凹模2mm，模具閉合后凸模進入凹模1.2mm。
4. 模具涂綠色防銹漆。
第6章 工作零件制造
6.1 凸模：
因為沖裁直徑大于60mm，凸模的工作部分與固定部分做成等截面直通式，便于成形磨削和線切割加工，用于沖裁圓形的中小型件。
固定方式選擇，因凸模橫截面尺寸較大，采用螺釘固定。
凸模長度計算：
L＝++δ+h (h一般取15～20)
＝50mm
參照國家標準得出凸模的實際長度為50mm。
6.2 凹模：
落料凹模厚度：
H＝kb (≥15)
＝9mm
式中系數(shù)k查表3-33得
落料凹模壁厚:
C＝(1.5～2)H (≥30～40mm)
＝18mm
選擇直筒形刃口（上為直筒，下為錐形），刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變，凹模內(nèi)不易積存廢料或沖裁件，用于沖裁形狀較復雜的零件，而且比較好加工。
凹模螺釘固定,螺孔至凹模邊緣的距離均不應過小,以防降低強度。
第7章 定位零件
7.1 導料銷：
對條料或卷料的側(cè)邊進行導向，以保征其正確的送料進方向的板件或銷。條料靠著導料板或?qū)Я箱N的一側(cè)導向送進，以免送偏， 導料銷一般用兩個，多用于單工序模和復合模。
因為是從右向左送料，與條料相靠的導料板或?qū)Я箱N裝在后側(cè)。
導料板通常選用Q233或Q235鋼制造，導向面及上、下表面的表面粗糙度應達到1.6～0.8μm。
導料板選用整體式，導料板之間的寬度應等于條料的最大寬度加上一間隙值。因無側(cè)壓裝置，間隙取0.5～1.5mm。
7.2 擋料銷：
該單工序模具只需要一個固定擋料銷。
選用圓柱頭固定擋料銷，此擋料銷結(jié)構簡單，制造方便，當固定部分和工作部分的直經(jīng)差別較大時，不致于削弱凹模的強度。裝在凹模上。
第8章 卸料裝置與出件裝置
8.1 卸料裝置：
選用彈性卸料裝置，具有卸料和壓料的雙重作用，需要用兩根以上的小導柱導向，以避免彈壓卸料板的擺動和傾斜，以增強其導向剛度。一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，其外形尺寸一般與凹模相同。
卸料板一般采用Q235或Q255鋼制造；起導向作用的卸料板宜用45鋼制造，熱處理硬度40～45HRC。導向部分表面粗糙度應達到1.6～0.8μm。
8.2 出件裝置：
選用彈性出件裝置，兼起壓料和出件兩個作用，盡管出件力不大，但出件平穩(wěn)無撞擊，裝于下模上。
推件板及頂件板一般選用45鋼制造，熱處理硬度為43～48HRC。表面粗糙度應達到1.6～0.8μm。
8.3 彈簧和橡皮的選用：
彈簧：所選彈簧必須滿足壓力的要求，即
≥/n=15.16/2=7.58kN
所選彈簧必須滿足壓縮量的要求，即
≥++
一般取5～10mm，取8mm。
橡膠：所選橡膠必須滿足壓力的要求，即
≥=15.16kN
所選彈簧必須滿足壓縮量的要求，即
≥+
一般取5～10mm，取8mm。
所選橡膠必須滿足模具結(jié)構空間的要求，即在橡膠墊周圍應留有足夠的空隙，以容納橡膠壓縮時斷面尺寸的脹大量。
第9章 標準模架、模座零件及導向零件
9.1 模架：
選用滑動導向?qū)菍е＜埽诎寄Ｃ娣e的對角線上，裝有一個前導柱和一個后導柱，其有效區(qū)在毛坯進給方向的導套間。受力平衡，上模座在導柱上運動平穩(wěn)。其凹模周界范圍為：63mm×63mm～500mm×500mm。橫向送料，使用面寬。
9.2 模座：
模座的材料一般選用鑄鐵HT200、HT250，也可選用Q235、Q255結(jié)構鋼，對于大型重要模座可選用鑄鋼ZG35、ZG45。
模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為4級。
上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在±0.02mm以下，模座的導柱、導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平面垂直，安裝滑動式導柱和導套是垂直度公差一般為4級。
模座的上、下表面粗糙度為1.6～0.8μm，在保證平行度的前提下，可允許降低為3.2～1.6μm。
模座厚度：
==（1～1.5）
=40mm
通常，如果沖下的零件或廢料需從下模座下面漏下時，則應在沖模的下模座上開一個漏料孔。如果壓力機的工作臺面上沒有漏料孔或漏料孔太小，或因頂件裝置安裝影響無法排料，可在下模座底面開一條通槽，沖下的零件或料可以從槽內(nèi)排出。若沖模上有較多的沖孔，并且孔距離很近時，則可以在下模座底面開一條公用的排出槽，此時，漏料孔可以傾斜，但傾斜角度α不得大于35°。
9.3 導柱和導套：
導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。模具中應用最廣的導向零件是滑動導柱和導套。
導柱直徑一般在16～60mm之間，長度在90～320mm之間。導柱的上端面于上模座上平面之間的距離不小于10～15mm，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導柱也不會影響模具正常工作；而下模座下平面與導柱壓入端的端面之間的距離不應小于2～3mm，以保證下模座在壓力機的工作臺上的安裝固定；導套的上端面與下模座上平面之間的距離應大于2～3mm，以便排氣和出油。
導柱、導套一般采用過盈配合H7/r6分別壓入下模座和上模座的安裝孔中。
因δ=1.5mm，故導柱與導套之間的間隙按H7/h6研配。
導柱、導套一般選用20鋼制造。為了增強表面硬度和耐磨性，應進行表面滲碳處理，滲碳層厚為0.8～1.2mm，滲碳后的淬火硬度為58～62HRC。
導柱的外表面和導套的內(nèi)表面，淬硬后進行磨削，其表面粗糙度應不大于0.8μm（一般為0.2～0.1μm），其余部分為1.6μm。
第10章 連接與固定零件
10.1 模柄：
使模具的中心線與壓力機的中心線重合，并把上模固定在壓力機滑塊的連接零件上。
選擇凸緣模柄，用3～4個螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/js6過渡配合。
模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/d11，模柄長度應小于模柄孔深度5～10mm。
模柄通常采用Q235或Q275鋼制造，其支撐面應垂直于模柄的軸線（垂直度不應超過0.02∶100）。壓入式模柄配合面的粗糙度應達到1.6～0.8μm，模柄壓入上模座后，應將底面磨平。
10.2 固定板：
將凸模或凹模按一定相對位置壓入固定后，作為一個整體安裝在上模座或下模座的板件上。
凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸與凹模外形尺寸相同。
=7mm
固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6，凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。
固定板的上、下表面磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直，固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為1.6～0.8μm。
固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無需熱處理淬硬。
10.3 墊板：
墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷。
墊板外形尺寸與固定板相同，厚度為3～10mm，取5mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為43～48HRC。墊板上、下表面應磨平，表面粗糙度為1.6～0.8μm，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.3～0.5mm。
10.4 螺釘與銷釘：
螺釘與銷釘都是標準件，設計模具時按標準選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用，模具中廣泛應用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘。其中M6～M12mm的螺釘和φ4～φ10mm的銷釘最為常用。
因被固定件為近似圓形，故采用4個螺釘，根據(jù)凹模厚度為22.87mm，由表3-59得螺釘直徑選用M8mm；銷釘為2個，直徑為φ6mm，連接件的銷孔應配合加工，以保證位置精度，銷釘孔與銷釘采用H7/m6或H7/n6過渡配合。
總結(jié)
通過本次畢業(yè)設計,可以從中學習模具設計技能和查閱圖書,同時也學會了在冷靜中學習思考,在毫無頭緒中求助于經(jīng)驗豐富的老師.對于解決模具設計的題目的難題,可以如下幾種方法:
一,把難題先歸納后分細起來解決,這可以文中得到這個例子.在確定工藝方案之時,先是確定落料--沖孔、彎曲,級進沖壓,然后再根據(jù)落料、沖孔--彎曲這個復合工位的工藝來分析,如此一來,便可以通過兩個方案的對比而選取落料、沖孔--彎曲，復合模沖壓這個工藝。
二,開動腦筋,用樂觀的態(tài)度對待難題.當確定落料、沖孔--彎曲，復合模沖壓這個方案之后,這新的難題又出現(xiàn)了,就是這個方案里要有一個落料凸模兼沖孔凸模最難的是凸凹模,最開始想到這里真的為難,后來通過細細一想,終于設計出如文中的凸凹模了。
學習模具是愉快的,然而能設計更好的模具才是最大的樂事!
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參考文獻
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致謝
畢業(yè)設計是在劉老師的精心指導下完成的。首先衷心感謝劉老師在我攻讀大學期間，在學習和生活上給予我無微不至的關懷。從課題的確定到研究方法的選擇都給了我悉心的指導。劉老師嚴于律己、寬于待人的處事態(tài)度，淵博的學識，敏銳的洞察力，嚴謹治學的作風和精益求精的精神以及踏實勤懇的工作精神都給我留下了深刻的印象。在我畢業(yè)設計中，劉老師富于創(chuàng)造性的想法給予我很多的啟發(fā)和幫助，使我能順利完成畢業(yè)設計的撰寫，也順利地完成了大學階段的學業(yè)。在畢業(yè)設計即將結(jié)稿時，向劉老師表示最衷心的感謝。同時也感謝學校里的各科老師在學習工作上的默契配合和大力支持。