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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 邵永濤 學 號 111304240 指導教師 韓艷艷 課題名稱 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 邵永濤 學 號 111304240 設 計 題 目 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 起迄日期 2013 年 11月 2 日 2014 年 4月 13日 指導教師 韓艷艷 2013 年 11 月 2 日 重要提示 各類電子文檔標準格式中的說明 用藍色或紅色字體表示 在參 閱后請自行刪除 包括本提示 黑色字體的內(nèi)容全部保留 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1 本畢業(yè)設計 論文 課題來源及應達到的目的 在完成該課題之后 應對冷沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉 能熟練掌握相關 設計手冊的使用 能獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的 編制 能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制 2 本畢業(yè)設計 論文 課題任務的內(nèi)容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術要 求 工作要求等 1 制件的工藝性分析 2 設計方案的確定 3 工作零部件的計算與設計 4 其他零部件的計算及設計 5 模具的裝配與調(diào)試 6 設計小結 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 112 班 學生姓名 邵永濤 學 號 111304240 指導教師 韓艷艷 2014 年 4 月 20 日 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 0 1 緒 論 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè) 是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備 先進國家的模 具工業(yè)已擺脫從屬地位 發(fā)展為獨立的行業(yè) 日本工業(yè)界認為 模具工業(yè)是其它 工業(yè)的先行工業(yè) 是創(chuàng)造富裕社會的動力 美國工業(yè)界認為 模具工業(yè)是美國 工業(yè)的基石 在德國模具被冠以 金屬加工業(yè)中的帝王 之稱 模具作為提高生產(chǎn)率 減少材料和消耗 降低產(chǎn)品成本 提高產(chǎn)品質(zhì)量和市 場占有率的重要手段 已越來越受到各行業(yè)部門的重視 目前世界上模具工業(yè)的 年產(chǎn)值約 680 億美元 我國 2004 年模具產(chǎn)值為 530 億元 模具出口 4 91 億美元 同時還進口 18 31 億美元 中國已經(jīng)成為世界上凈出口模具最多的國家 但大形 多工位級進模具 精密沖壓模具 大形多形腔精密注塑模 大形汽車覆蓋件模具 等雖已能生產(chǎn) 但總體技術水平不高 及國外先進國家相比 仍有很大差距 改 革開放以來 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展 市場對模具的需求量不斷增長 近年來 模具工業(yè)一直以 15 左右的速度發(fā)展 模具工業(yè)企業(yè)的所有制也發(fā) 生了巨大變化 除了國有專業(yè)模具廠外 集體 合資 獨資和私營也得到了快速 的發(fā)展 到目前為止 中國約有模具生產(chǎn)廠家 2 萬家 從業(yè)人員有 50 多萬人 全年模具產(chǎn)值高達 450 億元以上 中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性 東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中 西部地區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角州和長江三 角地區(qū) 其模具產(chǎn)值占全國的三分之二以上 而在模具制造領域中占有重要地位的沖壓模具生產(chǎn)技術及工業(yè)發(fā)達國家相比 還相當落后 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方面及工業(yè)發(fā)達國家相比還有相當大的差距 導致我國 模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期等方面及工業(yè)發(fā)達國家相比差距還很大 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高 沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種 少批量 復雜 大 形 精密 更新?lián)Q代速度快等特點 沖壓模具正向高效 精密 長壽名 大形化 方向發(fā)展 為適應市場的變化 隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展 沖壓模 具設計及制造技術正由手工設計 依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向計算機輔 助設計 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計及制造技術轉變 近年來許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度 技術進步視為企業(yè)發(fā)展的 重要動力 一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD 并陸續(xù)開始使用 UG 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 1 PRO ENGINEER 等國際通用軟件 以汽車覆蓋件模具為代表的大形沖壓模 具的制造技術已取得了很大進步 東風汽車公司模具廠 一汽模具中心等模具廠 家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具 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) 經(jīng)過多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術方面取得了顯著 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 未來沖壓模具的發(fā)展方向 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品交貨期短 精度高 質(zhì)量好 價格低 的要求服務 達到這一要求急需發(fā)展的如下幾項 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術 模具 CAD CAM CAE 技術條件已基本成熟 各企業(yè)加大 CAD CAE CAM 技 術培訓和技術服務的力度 進一步擴大 CAE 技術的應用范圍 計算機和網(wǎng)絡的 發(fā)展正使 CAD CAE CAM 技術跨地區(qū) 跨行業(yè) 跨企業(yè) 跨院所地在整個行業(yè) 中推廣成為可能 實現(xiàn)技術資源的重新整合 使虛擬制造成為可能 2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并獲得了極高 的表面光潔度 另外 還可以加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小等優(yōu)點 高速銑削加工技術的發(fā)展 對汽車 家電行業(yè)中大形形腔模具制造注入了新的活 力 目前它已向更高的敏捷性 智能化 集成化方向發(fā)展 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模形或實物掃描到加工出期望的模形所 需的諸多功能 大大的縮短了模具的在研制制造周期 有些快速掃描系統(tǒng) 可快 速安裝在已有的數(shù)控機床及加工中心 實現(xiàn)快速采集 自動生成各種不同數(shù)控系 統(tǒng)的加工程序 不同格式 CAD 數(shù)據(jù) 用于模具制造業(yè)的 逆向工程 模具掃描 系統(tǒng)已在汽車 摩托車 4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成技術 這是一種替代傳統(tǒng)的用成形電 極加工形腔的新技術 它是用高速旋轉的簡單的管狀電極做三維或二維輪廓加工 因此不再需要制造復雜的成形電極 這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展 國外已有使用這種技術的機床在模具加工中的應用 預計這一技術將得到快速的 發(fā)展 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 2 5 提高模具的標準化程度 我國的模具標準化程度在不斷提高 估計目前我國模具的標準件使用的覆蓋 率達到 30 左右 而國外的達到了 80 左右 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進的表面處理技術 選用優(yōu)質(zhì)的鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命顯得十分必要 模具熱處理和表面的處理的發(fā)展方向是真空熱處理 模具表面處理應完善并發(fā)展 先進的氣相沉積技術 等離子噴涂技術等 7 模具研磨拋光將智能化 自動化 模具表面的質(zhì)量對模具的使用壽命 制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響 拋光研磨智能化 自動化替代現(xiàn)有的手工操作 以提高模具的表面質(zhì)量 8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標 模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合 并配 有隨行的定位夾具 有完整的機具 刀具數(shù)據(jù)庫 完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng) 質(zhì) 量監(jiān)測系統(tǒng) 2 制件的工藝性分析 工件名稱 支撐卡 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 3 生產(chǎn)批量 大批量 厚度 2MM 材料 05 工件簡圖 圖 2 1 制件圖 2 1 制件的總體分析 圖示零件材料 能夠進行一般的沖壓加工 市場上也容易得到這種材料 價 格適中 支撐卡外形落料的工藝性 支撐卡屬于中等尺寸零件 料厚 2mm 外形復雜 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 4 程度一般 尺寸精度要求一般 因此可采用落料工藝獲得 支撐卡沖孔的工藝性 大小為 8 5mm 和 6 4mm 的孔 尺寸精度要求一 般 可采用沖孔 支撐卡彎曲的工藝性 此為支撐卡彎曲其精度為 1 其彎曲件的材料為優(yōu) 質(zhì)碳素結構鋼曲服強度為 420 可以用一般彎曲工藝獲得 此工件只有外形落料和沖孔和彎曲三個工序 圖示除標注公差的尺寸外零件 尺寸未注公差的一般尺寸 均按慣例取 IT14 級 符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度 要求 模具精度取 IT9 級即可 由以上分析可知 圖示零件具有比較好的沖壓工藝性和彎曲工藝性 適合沖 壓和彎曲生產(chǎn) 1 彎曲直邊的高度 零件符合工一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好 要求直立部分高度 H 2 5t 很顯 然滿足此藝性要求 2 孔邊距 為防止孔彎曲時發(fā)生變形 應使孔位于變形區(qū)之外 即 L 2t 所以 此 零件完全符合要求 3 小彎曲半徑 根據(jù)所用材料 查表 3 2 2 可知最小彎曲半徑為 0 4t 本圖 2 0 8 所用該彎 曲件符合要求 2 2 制件的外形分析 2 2 1 沖裁件的外形轉角 沖裁件的外形無尖銳角 均圓弧過渡 半圓及 2 個 R0 3 查表 2 7 1 1 知 此圓角過度有利于模具加工 不會引起熱處理開裂和沖裁時尖角處的崩刃和過快 磨損的現(xiàn)象 2 2 2 沖裁件的孔邊距及孔間距 為避免工件變形和保證模具強度 孔邊距和孔間距不能過小 其最小許可值 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 5 當取 C 1 1 5 t 根據(jù)已知工件的尺寸可得 C1 3 25 C2 22 5 t 2 所以工件 的尺寸符合上述要求 沖孔時因受凸模強度限制孔的尺寸不應太小 否則凸模易折斷或壓彎 查表 2 7 3 而知工件上孔的直徑當大于或等于 0 35 倍的料厚 即 d 0 35t 由任務書零 件圖易于看出工件尺寸符合要求 2 3 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 沖裁件上的未注公差等級定為 IT14 級 查表確定工件尺寸如下 圖 2 2 零件展開簡圖 沖裁件的斷面粗糙度值及材料塑性 厚度 沖裁間隙 刃口銳鈍及沖模結構 相關 工件厚度為 1mm 其斷面粗糙度值為 12 5 m 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 6 3 工藝方案的確定 該零件包括 沖孔 落料和彎曲三個基本工序 可有以下三種工藝方案供選 擇 方案一 先落料后沖孔再彎曲 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 落料 沖孔復合沖壓再彎曲 采用一副復合模和一副彎曲模生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料 彎曲連續(xù)沖壓 采用級級進模生產(chǎn) 對各種方案的分析 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 7 方案一 模具結構簡單 但需要三道工序 三副模具 生產(chǎn)效率低 難以滿 足該零件的年產(chǎn)量要求 方案二 只需二副模具 沖壓件的幾何形位精度和尺寸精度容易保證 且生 產(chǎn)率也高 盡管模具結構較模具一復雜 但由于零件的幾何形狀簡單對稱 模具 制造并不困難 方案三 只需要一副模具 生產(chǎn)率也很高 但零件的沖壓精度稍差 模具制 造困難 需要在模具上設置導正銷導正 故模具制造安裝較復合模復雜 通過以上三種方案的分析比較 并根據(jù)設計要求確定該工件的沖壓生產(chǎn)采用 方案二為佳 并選擇正裝復合模 4 主要工藝參數(shù)計算 4 1 沖裁的工藝計算 從制件圖上可以看出 必須先通過落料沖工藝孔 然后再進行彎曲 需要兩 套模具 很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸 所以在此主要對彎曲工藝進 行分析 該制件為沖孔落料彎曲件 圓角半徑 R 2 材料的料厚為 t 2 R 0 5t 這種彎曲件由于變形不嚴重 所以按中性層展開的原理 彎曲前 制件的總長度應等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和 根據(jù)彎曲制件圖可知 L L L r t 180Z12 36 41 4 14 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 8 81 14 式中 L 坯料展開總長度Z 彎曲中心角 中性層位移系數(shù) 取 0 32 因為有少許偏移以及修整余量 取 L 為 82 mm 所以 該制件在經(jīng)過沖孔Z 落料之后和未彎曲前的外形尺寸為 82mm 40mm 圖 4 1 排樣圖 4 2 排樣的設計及計算 根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣 且為直排的形式 雖然材料的利用率低于 少廢料和無廢料排樣 但工件的精度高 且易于保證工件外形的的圓角 4 2 1 確定搭邊及搭肩值 搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗確定的查表 2 5 2 而取最小搭邊值為 a1 2 5 最 小搭肩值為 a2 2 2 繪制草圖如左 分析制件形狀可知 由于孔較多 根據(jù) 1 排樣草圖 條料從前方送進 這樣沖孔凸模的沖壓力比較均勻 制件形狀精度容 易保證 分析排樣草圖 2 條料從側面送進 沖孔凸模受力不均 制件精度不容易 保證 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 9 圖 4 2 排樣草圖 2 選擇第一種排列方式 4 2 2 計算送料步距和條料的寬度 按如上排樣方式 并根據(jù)工件的尺寸確定送料步距為搭肩值及工件寬度之和 即 L a2 40 42 2 查表 2 5 4 而知條料寬度單向偏差值為 0 20 由公式計算如下 B D 2a 02 max102 40 2 2 5 0 45 02 所以確定條料的寬度 B 為 45 02 導料板間距離 A B C 45 5 無側壓裝置 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 10 50 4 2 3 計算材料的利用率 一個步距內(nèi)的材料的利用率 A BS 100 3176 4 758 31 3743 562 100 67 所以在不考慮料頭 料尾和邊余料等材料消耗的情況下材料的利用率為 67 而在考慮以上因素計算一張板料總的利用率時則需要根據(jù)證章板的長寬尺 寸而定 在此省略不述 4 3 沖壓力的計算并初步選取壓力機的噸位 4 3 1 沖裁力的計算 沖裁力的大小隨凸模進入材料的深度 凸模行程 而變化 本模具采用普通 平刃口模具沖裁 其沖裁力 F 按下式計算 F KLt b 由查表而知工件材料的抗剪強度極限值 b 為 300N K 值取 1 3 材料厚度 t 為 2 沖裁周邊長度 L 270 22 59 66 69 08 86 35 485 31 所以沖裁力 F 378 5KN 4 3 2 卸料力 推件力及頂件了力的計算 卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力 而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的 料順沖裁方向推出所需的力 頂件力逆沖裁方向將料從凹模內(nèi)頂出所需的力 卸 料力 推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的 所以在選 擇設備公稱壓力或設計沖裁的時候應分別予以考慮 影響這些力的因素較多 主 要有材料的力學性能 厚度 模具間隙 凹模洞口結構 搭邊大小 潤滑情況 制件的形狀和尺寸等 現(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗公式計算 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 11 查表 2 6 1 而卸料力 推件力和頂件力系數(shù)分別為 Kx 0 04 Kt 0 55 Kd 0 06 則 卸料力 Fx Kx F 0 04 378 5 15 14 推件力 Ft n Kt F n h t h 凹模洞口的直刃壁高度 取 h 6 表 2 9 4 Ft 624 5 頂件力 Fd Kd F 0 06 378 5 22 71 4 3 3 壓力機的公稱壓力的確定 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和 Fz 由于本模具采 用的是彈性卸料裝置和上出料方式 所以 Fz F Fx Fd 416 35 查手冊選擇壓力機的公稱壓力為 630KN 滑塊固定行 100mm 最大閉合高度 250 mm 固定臺和可傾 400mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 80mm 標準形 工作臺尺寸 左右 前后 570 860mm 標準形 工作臺孔尺寸 左右 前后 310 450mm 標準形 工作臺孔尺寸 直徑 400mm 標準形 立柱間距離 不小于 420mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 50 70mm 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 12 4 3 4 壓力中心的確定及相關計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 為了保證壓力機和模具的正常工 作 應使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合 否則沖壓時滑塊會承受 偏心載荷 導致滑塊的滑軌和模具的導向部分不正常磨損 還會使合理間隙得不 到保證 從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具 而本模具所沖裁的工 件形狀對稱 計算其壓力中心的步驟 如下 1 按比例畫出凸模的工作部分剖面圖 見圖 3 3 2 在任意距離處作 x x 軸 y y 軸 3 分別計算出各線段和圓弧的重心到 x x 軸的距離 y1 y2 y3 y4 和到 y y 軸的距離 x1 x2 x3 x4 4 大凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定 到 y y 軸的距離 x0 4321llxxl 6 94mm8 625 10 76 75 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 13 到 x x 軸的距離 y0 4321llyyl 20mm8 65 40 205 1 5 由于其余六個凸模為規(guī)則的凸模 則總的壓力中心為 圖 3 4總的壓力中心圖 到 y y 軸的距離 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 14 x0 7654321 llll xxxxl 27 1 0892 18 6 721 48676 894 15 32 9mm 到 x x 軸的距離 y0 7654321 71 llll yyyyl 202 1 108 697 845 34 206 8 145 mm 4 3 5 工作部分的尺寸計算 1 計算凸凹模工作部分的尺寸 沖孔 并確定其公差 該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件 外形尺寸由落料 獲得 而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到 查表 2 3 3 而知 Zmin 0 246 Zmax 0 360 Zmax Zmin 0 114 因為模具的精度等級為 IT14 級 取 X 0 5 設凸 凹模分別按 IT9 IT10 級精度制造 分別計算 Dt Da 如下 2 沖 8 5 小孔 d d Tmin0 8 5 0 5 0 30 02 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 15 5 65 02 d d Zmin AT 0 5 65 0 246 2 5 90 02 校核 T A Zmax Zmin 020 0 020 0 114 滿足公差間隙條件 3 沖 6 4 小孔 d d Tmin0 6 4 0 5 0 15 02 6 4 08 02 d d Zmin AT 0 6 4 08 0 246 25 6 4 33 025 校核 T A Zmax Zmin 0 020 0 025 0 114 滿足公差間隙條件 3 6 1 3 沖 22 孔 d d Tmin0 22 0 5 0 52 02 22 26 02 d d Zmin AT 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 16 22 26 0 246 025 22 5 025 校核 T A Zmax Zmin 0 020 0 025 0 114 滿足公差間隙條件 4 8 5 小孔的孔距尺寸 Ld1 L1 1 8 28 0 125 2 0 15 28 0 0375 Ld2 L2 1 8 28 0 125 2 0 15 28 0 0375 5 落料計算 落料時采用凸模及凹模配做法 以落料凹模為基準件 此制件屬于 A 類尺寸 A A jmin4 0 B D max A 0 62 0 5 0 87 035 61 56 035 B B Zmin TA 61 56 0 246 025 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 17 圖 4 5凸凹模尺寸 61 31 025 校核 T A 校核 T A Zmax Zmin 0 06 0 114 滿足公 差間隙條件 C D max A 0 40 0 5 0 62 035 39 69 035 C C Zmin TA0 39 69 0 246 025 39 44 025 校核 T A Zmax Zmin 0 06 0 114 滿足公差間隙條件 A D max 0 20 0 5 0 52 025 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 18 6 4 74 025 A A Zmin T 6 4 74 0 246 02 6 4 49 02 校核 T A Zmax Zmin 0 06 0 114 滿足公差間隙條件 5 模具總體設計 5 1 模具類形的選擇 由沖壓工藝分析可知 采用正裝復合沖壓 所以模具類形為正裝復合模 5 2 定位方式的選擇 在本模具中采用的是條料 所以選用導料銷和擋料銷來實現(xiàn)對沖裁條料的定 位 5 3 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量 方便安裝調(diào)整 該模具采用中間導柱的導向 方式 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 19 6 模具主要零部件的設計 6 1 工作零件的結構設計 6 1 凹模的設計 在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上 凹模刃口為直壁式 凹模采用銷釘和螺釘固定時要保證螺釘 或沉孔 間 螺孔及銷孔間及螺孔及凹模 刃壁間的距離不能太近 否則會影響模具的壽命 壁厚 40 查表 2 9 4 確定凹模 厚度為 20 凹模厚度 H kb 0 25 39 69 9 92 mm 取 10 mm 查表 2 9 5 得 k 0 25 凹模壁厚 C 1 5 2 H 15 mm 20 mm 取凹模厚度 H 10 mm 凹模壁厚 C 20 mm 凹模寬度 B b 2c 39 69 40 79 69 mm 取標準值 B 80 mm 凹模長度 L 取 160mm 送料方向 確定凹模尺寸為 80 mm 120 mm 20 mm 現(xiàn)制草圖如下 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 20 圖 6 1凹模草圖 6 2 沖孔凸模的設計 在本模具中凸模用來成形四個 8 5 的小孔和一個 22 和一個 6 4 的孔 由 于直徑的不同現(xiàn)選擇三種不同的沖頭 6 2 1 設計 8 5 小孔的沖頭 L h h t h12 20 20 2 18 60mm 6 2 2 設計 6 4 和 22 小孔的沖頭 直徑相差不大可以設計為相同尺寸 L h h t h12 20 20 2 28 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 21 70mm 凸模長度的校核計算 F 1 3 t L 378 5KN 經(jīng)校核計算凸模的強度足夠 6 3 落料凸模 凸凹模 結合工件外形并考慮加工 將落料凸模設計成直通式 其總長 L 為 L h h t h12 20 15 31 14 80mm 長度的校核計算 L 416 F 1 3 t L 378 5KNFJ 經(jīng)校核計算凸模的強度足夠 6 4 定位零件的設計 在本模具中采用的是條料 所以選用導料銷和擋料銷來實現(xiàn)對沖裁條料的定 位 導料銷一般設兩個 并位于條料的同一側 從左向右送料時 導料銷裝在右 側 從前先后送料時導料銷裝在左側 導料銷在本模具中直接 安裝在凹模板上 在裝配圖中很容易看到 擋料銷同樣起定位的作用 用它擋住搭邊或沖件輪廓 以限定條料的送進距 離 在本模具中試用固定擋料銷 其結構簡單 制造容易 在中銷模具中廣泛應 用作定距 但其存在著缺點 銷孔距離凹模刃壁較近 削弱了凹模的強度 所以 在本模具中選用鉤形擋料銷 這種擋料銷銷孔距離凹模刃壁較遠不會削弱凹模的 強度 但為了防止鉤頭在使用的過程中發(fā)生轉動 需考慮防轉 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 6 5 導向裝置的設計 導向裝置用來保證上模相對于下模正確的運動 對于生產(chǎn)批量較大 零件的 要求較高 壽命要求較長的模具 一般都需要采用導向裝置 本模具中應用導柱 導套裝置來完成導向 6 6 打料裝置的設計 在本模具中采用打桿推動連接推桿來完成打料動作 打桿穿過模柄凸露在模 具的外面 當完成一次沖裁時壓力機滑塊回程 打桿及壓力機的打料橫桿相碰 打桿推動連接推桿將卡在凸凹模的凹模孔內(nèi)的圓形廢料打下 當注意的是 第一 需要保證打桿在模柄內(nèi)的順利滑動 須間隙配合 第二 需要保證連接推桿在凸凹模內(nèi)的順利滑動 須間隙配合 6 7 頂件裝置的設計 頂件裝置一般是彈性的 在本模具中是由頂桿 頂件塊和裝在下模座下面的 彈頂器組成 這種結構的頂件力容易調(diào)節(jié) 工作可靠 6 7 1 頂件塊的設計 本模具采用頂件塊將制件從卡在凹模內(nèi)小凸模上刮下 頂件塊在沖裁的過程 中實在凹模中運動的零件 對它有如下的要求 模具處于閉合狀態(tài)時其背后有一 定的空間 以備修磨和調(diào)整的需要 模具處于開啟狀態(tài)時 必須順利復位 工作 面高出凹模平面 以便繼續(xù)沖裁 它及凹模和凸模的配合應保證順利滑動 不發(fā) 生干涉 為此頂件塊及凹模為間隙配合 其外形尺寸一般按公差及配合國家標準 h8 制造 頂件塊及凸模的配合一般呈較松的間隙配合 6 7 2 頂桿的設計 在本模具中選用四個頂桿及彈頂器上的托板相配合 四個頂桿均勻分布 傳 送的橡皮的推件力較為平穩(wěn) 在此需要注意的是 頂桿 的直徑不能太小 以免 在克服橡皮彈力時發(fā)生撓曲 還有頂桿及下模上的孔相配合 必需保證其在孔內(nèi) 順利的滑動 所以頂件塊及凹模為間隙配合 其外形尺寸一般按公差及配合國家 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 23 標準 h8 制造 6 7 3 橡皮的設計 橡膠允許承受的負荷較大 且產(chǎn)生的彈性較為平穩(wěn) 安裝調(diào)整靈活方便 是 沖裁模具中常用的彈性元件 卸料橡膠的設計計算 H H H 計算參照安 裝 自 由 預 表 8 2 4 計算結果為 H 31mm安 裝 橡皮和托板組成頂件器 其具體的結構形式如下圖所示 圖 6 2頂件器草圖 6 8 連接裝置的設計 6 8 1 模柄的設計 本模具屬于中形模具 采用模柄將上模固定在壓力機的滑塊上 模柄是作為上 模及壓力機滑塊連接的零件 對它的基本要求是 一要及壓力機滑塊上的模柄孔正 確配合 安裝可靠 二要及上模正確而可靠的連接 在本模具中選用旋入式模柄 通過螺紋及上模座連接并加螺絲防止轉動 這 種模柄可較好的保證軸線及上模座軸線垂直 適用及各種中 小形模具 模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 鋼 在此選用 Q235 鋼 其支撐面應垂直于模 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 24 柄的軸線 垂直度不應超過 0 02 100 模柄在本模具選用標準尺寸 并根據(jù)前文壓力機的參數(shù)確定模柄的直徑和長 度 現(xiàn)制草圖如下并標明其具體尺寸 6 9 固定板的設計 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê?作為一個整體安裝在上模座或 下模座上 在本模具中只有凸凹模需要由固定板來固定 固定板的厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 其平面尺寸可及凹模 卸料板外 形尺寸相同 需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?固定板的凸凹模安裝孔及凸凹模采用 過渡配合 H7 m6 H7 n6 壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平 現(xiàn)選用標準 凸凹模固定板尺寸為 80mm 120mm 20mm 6 9 1 墊板的設計 墊板的作用是直接承受凸模的壓力 以降低模座承受的單位壓力 防止模座 被局部壓陷 影響凸模的正常工作 墊板的外形尺寸和模板相同 厚度取 15mm 6 9 2 螺釘及銷釘?shù)脑O計 螺釘和銷釘都是標準件 設計模具是按標準選用即可 螺釘用于固定模具零 件 一般選用內(nèi)六角螺釘 銷釘起定位作用 常用圓柱銷釘 螺釘 銷釘規(guī)格根 據(jù)沖壓力的大小 凹模厚度等確定 所以螺釘?shù)囊?guī)格選用 M5 6 9 3 卸料板的設計 卸料板的邊界尺寸和固定板相同 厚度為 12mm 6 10 模架及組成零件的確定 6 10 1 模架的選用 本模具選用由上模座 下模座 導柱 導套組成導柱模模架及其零件已經(jīng)標準化 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 25 在此選用中間導柱模架 沖壓時可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜 6 10 2 模座的確定 本模中具選用標準模架 因在前述中確定了凹模尺寸為 80 120 20 根據(jù)標準確定下模座尺寸為 250 180 45 上模座尺寸為 250 180 40 導柱 d mm L mm 分別為 28 150 32 150 導套 d mm L mm Dmm 分別為 28 100 38 32 100 38 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 26 7 模具工作原理 條料送進時采用固定擋料銷進行定位 而有導料銷保證送料沿正確的方向送 進 當條料送到指定位置時 上模在壓力機的作用下進行沖壓 當沖壓完成時 上模上行回程 卡在凸凹模上的廢料由彈性卸料板卸下 當模具上的打料桿碰到 壓力機上的打料橫梁時 打料橫梁給模具打料桿一個作用力 在此作用力的作用 下 將制件推出來 然后 再開始下一個行程 8 模具的裝配 總裝時 首先應根據(jù)主要零件的相互依賴關系 以及裝配方便和易于保證裝 配精度要求來確定裝配基準件 例如復合模一般以凸凹模作為裝配基準件 級進 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 27 模以凹模作為裝配基準件 其次 應確定裝配順序 根據(jù)各個零件及裝配基準件 的依賴關系和遠近程度確定裝配順序 裝配結束后 要進行試沖 通過試沖發(fā)現(xiàn) 問題 并及時調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止 8 1 裝配前的準備 圖 8 1 模具總裝圖 8 1 1 通讀設計圖樣 了解正裝式復合模的結構特點 本模具的裝配工藝要 點是 同時保證落料和沖孔用凸凹模間隙的均勻 打 料機構工作可靠 能及時推出工件 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 28 8 1 2 查對各零件已完成裝配前的加工工序 并經(jīng)檢驗合格 8 1 3 確定裝配方法和裝配順序 經(jīng)查對認定模具零件已加工完成 可采用直接裝配方法 結合模具結構特點 對凸凹模 凸模先進行分組裝配 再進行總裝配 選用 以凸凹模為基準件 先裝配上模 再裝配下模及輔助零件 8 2 裝配模柄 將模柄壓入上模座后 鉆 鉸銷孔 打入止轉銷 8 3 裝配凸凹模 按照壓入法操作要求 將凸凹模壓入固定板中 檢查凸凹模相對固定板基準 面的垂直度 并刃入凸模 用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性 待凸凹模全 部壓入 認定間隙分布均勻后 磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面 8 4 裝配凸模 將凸模壓入固定板中 按壓入法裝配要領 檢查其相對固定板基準面的垂直 度 認定合格后 磨平固定板支撐面和刃口面 8 5 裝配下模 將組裝好的凸模 固定板和下墊板 按照設計要求位置 安裝在下模座上 緊固螺釘 鉆 鉸銷孔 裝入圓柱銷 8 6 裝配上模 將組裝好的凸凹模 固定板和上墊板 安裝在上模座上 緊上螺釘 用工藝 定位器法控制上下模的配合間隙 使其均勻 認定均勻后 在上模相應部位鉆 鉸銷孔 打入圓銷 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 29 8 7 安裝凹模 將凹模安裝在下模相應部位 凹模和凸凹模間隙 用墊片法或直接安裝法控 制其均勻性 8 8 試切 用紙試沖 觀察沖切紙邊的狀況 經(jīng)調(diào)整并認定均勻后 鉆 鉸另一組銷 孔 打入圓銷 8 9 裝配其他零件并試模 上模安裝頂桿 頂件塊 檢查打料機構工作的可靠性 頂件塊在最低位置時 應突出凸凹模刃口 0 2 0 5mm 安裝卸料板和彈簧 安裝后的卸料板下平面比凸凹 模刃口面低 0 2 0 5mm 在設計指定的壓力機上 裝配好的模具進行試沖 試模時重點檢查打料機構和頂出機構的動作是否及時 可靠 每一次沖壓后 上模隨壓力機上行到上死點時 條料和頂出的工件都應該出現(xiàn)在下模凹模工作面 上 以便及時清除 裝配后應保證間隙均勻 落料凹模刃口面應高出沖孔凸模工作端面 2mm 9 彎曲模設計 此零件為一個簡單的 90 的 V 形件 其彎曲圓角半徑 r 為 2mm 材料選擇 05 鋼 板厚為 2mm 其工藝性主要包括彎曲件的精度 圓角半徑 板料的纖維方向 及彎曲線夾角 彎曲的直邊高度 其他工藝性等 9 1 彎曲的直邊高度 一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好 要求直立部分高度 H 2 5t 很顯然此零件符 合工藝性要求 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 30 9 2 孔邊距 為防止孔彎曲時發(fā)生變形 應使孔位于變形區(qū)之外 即 L 2t 所以 此 零件完全符合要求 1 3 最小彎曲半徑 根據(jù)所用材料 查表 3 2 2 可知最小彎曲半徑為 0 4t 2 0 8 所以該彎曲 件符合要求 10 主要工藝參數(shù)計算 10 1 彎曲力的計算 自由彎曲需要的力 經(jīng)計算得 trKBFb 27 0 F 10 14KN自 由 校正彎曲時彎曲力的計算 F qAZ 40 60 2 96 32 KN 頂件力的計算 F 0 3 0 8 FD自z 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 31 3 042 8 112 8KN 10 2 壓力機的壓力確定 F 1 2 1 3 F F自 由 D 1 2 1 3 10 14 8 23 582 KN 10 3 回彈量的計算 因為此工件的圓角半徑 R 5 8 t 工件的彎曲半徑一般變化不大 所 以只考慮角度回彈 查表取回彈角為 2 0 11 彎曲模工作部分設計 11 1 凸 凹模間隙的計算 單面間隙為 Z 2 Z 2 1 n t 1 0 05 2 2 1mm 查表得 n 0 05 11 2 凸 凹模工作部分尺寸 11 2 1 凸 凹模寬度尺寸計算 L L 0 75 Amax 0 60 2 0 75 0 62 0 59 74 074 L L Z TA 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 32 59 74 2 1 0 57 64 3 L 59 74 即 凹模的寬度應該不大于展開長度的 0 8 倍 59 74 82 0 8 A 所以之間符合要求 11 2 2 凸 凹模的圓角半徑以及凹模的深度 一般情況下 凸模的圓角半徑 r r 所以 取 r 2mm pp 查表可知 凹模的圓角半徑 r 10mm 凹模的深度 L 20 mmd V 形凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑 r 為 底 r 0 6 0 8 r t 底 p 0 6 0 8 4 取 r 3 mm底 12 模具總體設計 12 1 模具類形的選擇 由沖壓工藝性可知 采用單工序沖壓 模具類形為單工序模 12 2 定位方式的選擇 為保證坯料在彎曲模內(nèi)準確定位 也為在彎曲過程中坯料的偏移 提 高定位精度 采用定位板和定位銷 12 3 卸料出件方式的選擇 此工件為等于 的 V 形件 成形后留在凹模上 隨凸模上行底部受壓的彈 90 簧彈性恢復推動頂桿而頂出制件 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 33 12 4 導向方式 模具屬于單工序沖模 結構簡單 導向精度通過凸 凹模就可以保證 所以 采用無導向裝置 綜上可設計此模具主要由 模柄 上模板 凸模 V 形凹模 下模板等 組成 初步計算模具閉合高度 mH15 模 凹模座的外輪廓尺寸約計為 m160 根據(jù)上述公稱壓力的計算 選用公稱壓力是 40KN 的壓力機就行了 但該工 件凸 凹模長度較大 為了滿足閉合高度的要求選擇 100KN 的 J23 100A 壓力機 13 設備的選定 該零件所需的彎曲力 23 582 KN 模具閉合高度 H 205 mm 模具外廓尺寸 200 mm 300 mm 此時 開式可傾壓力機 主要力學性能為 KN10 公稱壓力 10 最大裝模高度 m2 行程 8 臺面尺寸 380 mm 260 mm 根據(jù)模具閉合高度 彎曲力 外廓尺寸等數(shù)據(jù)選定此設備是合適的 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 34 14 模具主要零部件的設計 14 1 凸模部分 彎曲模沒有固定的結構形式 此工件結構簡單 精度要求不高 所以可以設 計比較簡單一些 根據(jù)制件形狀可以將凸模設計為整體式凸模 L 57 64 mm T r 2mm 制件寬度為 40mm 取凸模高度為 L h h t hp 12 20 30 2 30 82 mm 所以確定凸模尺寸為 57 64 mm 60 mm 82 mm 畫草圖如下 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 35 圖 14 1凸模草圖 14 2 凹模部分 工件彎曲角度為 90 1 考慮的回彈因素 即回彈角為 2 取凹模0 0 底部圓角為 88 凹模的圓角半徑 r 10mm 凹模的深度 L 20 mm0d V 形凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑 r 為 底 r 3 mm底 查表得 V 形端底部到凹模的底部的距離 h 22 mm 所以確定取凹模厚度 H h 30 V 形件高度 凹模壁厚 C 35 mm 52 mm 取 60 凹模寬度 B b 2c 82 70 152 mm 取標準值 B 160 mm 確定凹模尺寸為 160 mm 110 mm 60 mm 根據(jù)凹模尺寸選定上 下模座尺寸分別為 300 mm 200 mm 40 mm 和 300 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 36 mm 200 mm 50 mm 畫草圖如下 圖 14 2 凹模 草圖 15 模具總裝配圖 由以上設計 可得到如下圖所示的模具總裝圖 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 37 圖 15 1模具總裝圖 模具工作過程 坯料由定位板固定在凹模面上 壓力機滑塊帶著上模下行 凸模下表面先接 觸毛坯料 使它彎曲成兩直邊成 90 1 的 V 形制件 當工件底部接觸到頂0 桿 使底部彈簧受壓 凸?；厣龝r 依靠彈簧的彈性恢復使頂桿復位 工件被頂 出 設計總結 通過這次畢業(yè)設計讓我們把平時在課堂上學到的理論及實際生產(chǎn)結合了起來 看似簡單的零件想要得到 也是需要許多工序才能完成的 我們只所以選擇使用 模具來達到這樣的效果 不僅及生產(chǎn)批量有關 還及生產(chǎn)條件有關 如果是大批 量生產(chǎn)的零件使用模具就很容易實現(xiàn)機械化和現(xiàn)代化 能夠保證零件的尺寸相差 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 38 不大 以實現(xiàn)互換 設計是一個關鍵的工作 要查閱大量資料和統(tǒng)計計算工作 設計是個苦差事 由于以前課程設計的基礎 所以對模具設計的基本流程還不很陌生 我們拿 到任務書以后 首先對制件進行工藝性分析 然后選擇加工方案 進而計算坯料 的面積 接著根據(jù)制件尺寸計算出模具的工作部分尺寸 從而設計出模具的工作 零件 最后根據(jù)國標選擇模架 及其他標準零部件 畫出裝配圖及部分零件圖 至此模具設計宣告結束 雖然有過做課程設計的經(jīng)驗 但這次做畢業(yè)設計還是令我感觸頗深 在這段 日子里 我?guī)缀醵荚谒奚岷蛨D書館之間來回奔波 查閱大量的工具書 因為在畢 業(yè)設計中每一個公式 每一套數(shù)據(jù)都要有根據(jù)或標準可言 如果其中某一項出錯 都將會影響到下面設計的正常進行 所以馬虎不得 這使我認識到以后從事工作 的嚴謹性和高度的責任感 做畢業(yè)設計雖然很艱辛 但做什么事情都是兩面的 俗話說的好只要付出就 會有回報 這次畢業(yè)設計使我將以前的所學知識系統(tǒng)的連貫了起來 好多快遺忘 的東西又被拾了回來 從而更加深了對這些知識的理解 更主要的是以前在課堂 上講的都是些空虛的理論知識 沒有進行過實際的 系統(tǒng)的設計練習 對所學的 理論 公式運用不是很熟練 很多實際上應該很熟悉的東西到用的時候卻感到了 陌生 而畢業(yè)設計給了我們這么一個鍛煉的平臺 讓我們把空洞的理論在設計中 反復的運用 使我們把這些知識真正轉換為我們自己的東西 讓它在我們腦子里 生根 這次在鍛煉我們設計能力的同時 也使我們積累了寶貴的設計經(jīng)驗 對我 們以后從事的設計工作奠定了一定的基礎 總之 畢業(yè)設計雖然辛苦 但是在設計中不斷的思考問題 研究問題 咨詢 問題 從而一步步提高了自己 一步步完善了自己 同時也汲取了更加完整的專 業(yè)知識 鍛煉了我獨立設計的能力 真的使我受益匪淺 致 謝 畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計及制造專業(yè)課程后進行的 它是對 我們?nèi)陙硭鶎W課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復習 也是一次理論聯(lián)系實 踐的訓練 它在我們的學習中占有重要的地位 支撐卡沖壓成形工藝及模具設計 39 通過這次畢業(yè)設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識 對一 些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識 特別是原來所學的一些專業(yè)基礎 課 如機械制圖 模具材料 公差配合及技術測量 冷沖模具設計及制造等有了 更深刻的理解 使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中 同時 還使我更清楚了模具設計過程中要考慮的問題 如怎樣使制造的模具既能滿足使 用要求又不浪費材料 保證工件的經(jīng)濟性 加工工藝的合理性 在學校中 我們主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設計就 相當于實戰(zhàn)前的一次演練 通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連 貫起來 使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 這不但提高了 我們解決問題的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不 足 為以后的工作打下堅實的基礎 在這次設計過程中得到了老師以及許多同學的幫助 我受益匪淺 在此 再 次感謝各位老師特別是我的指導老師韓艷艷老師在這一段時間給予無私的幫助和 指導 并向他們致于深深的敬意 對關心和指導過我各位老師表示衷心的感謝 參 考 文 獻 1 陳錫棟 周小玉主編 實用模具技術手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 2 李紹林 馬長福主編 實用模具技術手冊 M 上?？茖W技術出版社 1998 3 許發(fā)樾主編 實用模具設計與制造手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 4 楊玉英主編 實用沖壓工藝及模具設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 5 模具實用技術叢書編委會 沖壓設計應用實例 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 40 6 翟德梅主編 模具制造技術 M 河南機電高等?？茖W校 7 王芳主編 冷沖壓模具設計指導 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998