機械畢業(yè)設計（論文）-固定板沖壓模具設計【菱形墊片】

目 錄一 冷沖壓工藝分析11.1 零件工藝性分析11.2 結(jié)構(gòu)分析11二 確定工藝方案2三 確定毛坯畫出排樣圖33.1 排樣與材料利用率33.2 固定板排樣與材料利用率4四 確定模具類型74.1 凹模設計主要內(nèi)容74.2 凹模型孔側(cè)壁形狀確實定74.3 凹模外形與裝配結(jié)構(gòu)84.4 凹模外形確實定9五 主要零件圖和總裝圖115.1 凸凹模115.2 凹模125.3 下墊塊125.4 卸料板135.5 導套135.6 總裝圖14六 模具工作局部尺寸計算177.1 計算沖裁力公式197.2 計算相關(guān)卸料力、推件力和頂件力公式217.3 固定板沖壓力的計算237.4 壓力機的選擇24總 結(jié)25參考文獻26致 謝27全套設計，請加12401814一 冷沖壓工藝分析1.1 零件工藝性分析1.零件：固定板2.材料：08鋼3.批量：大批量1.2 結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)容易對稱，方便沖裁加工。零件沖壓兩個圓孔，孔尺寸為10mm，符合沖裁最小孔徑=10mm的要求，此外，通過沖裁的最小孔邊距=5mm要求，所以，該零件結(jié)構(gòu)滿足于沖裁要求。工件上有4個尺寸未標注公差要求，從公差表查得其公差要求均屬于IT13，普通沖裁可以到達零件的精度要求。二 確定工藝方案落料沖孔零件，加工方案可以使用如下：方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)固然簡單，但是需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率比擬低，零件的精度差，不適用于生產(chǎn)批量較大的情況下。方案二需1副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，而且生產(chǎn)效率很高。雖然模具結(jié)構(gòu)比方案一復雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。保證沖壓件的形位精度，必須在模具，導向銷的導向設計，模具制造，裝配是稍微復雜的復合模具。檢查在凸模和凹模的復合模壁的厚度，當材料厚度t為2.0mm，凸模、凹模、凸凹最小壁厚為5.0mm，因此采用方案二。三 確定毛坯畫出排樣圖3.1 排樣與材料利用率1、排樣的概念與方法沖裁件在板料、帶料或條料上布置排列的方法稱為排樣。排樣設計的內(nèi)容包括：選擇排樣方法、確定搭邊數(shù)值、計算條料寬度、計算送料步距、計算材料利用率、繪制排樣圖。好的排樣，可以減少廢品率，保證制件的質(zhì)量，使模具結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命延長。排樣時，制件與制件間，制件與條板料邊緣之間的余料稱為搭邊。搭邊過大，浪費材料；搭邊太小，可能會被拉入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具刃口。一般來說，材料越厚，越軟以及沖裁件尺寸越大，形狀越復雜，那么搭邊值也應越大。搭邊值通常是由經(jīng)驗值確定。根據(jù)沖裁件在條料上的布置方法，排樣有直排、斜排、對排、混合排等多種形式。在沖壓生產(chǎn)中，減少廢料的產(chǎn)生是節(jié)約本錢的有效措施之一。采用何種方式需要分析哪種排樣方式的材料利用率比擬高。2、排樣圖的畫法一張完整的排樣圖應標注條料寬度尺寸B、條料長度L、板料厚度t、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊和側(cè)搭邊a;并以剖面線表示沖壓位置。其中條料長度L的給定可以計算出加工該制件需要的條料數(shù)目或鋼板數(shù)目，便于采購原材料。需要注意的是計算出的數(shù)值只是理論數(shù)值，在采購時考慮沖壓時出現(xiàn)的廢品量。排樣圖不僅要表示清楚沖裁件輪廓形狀和沖壓順序，還要表示出凸模刃口的截面形狀、凹模的型孔形狀、數(shù)量和位置。而且沿送料方向應畫出數(shù)個制件的外形形狀，表示落料后留在條料上的廢料孔的形狀。如果是對排等多排排樣圖，或者雙、多凸模結(jié)構(gòu)，在條料上的工件輪廓至少畫出三個，用帶陰影的線表示出凹模型孔的位置與形狀，粗實線表示已經(jīng)沖完的孔，用雙點劃畫表示預沖工件。這樣才能清楚地表達出制件的沖裁過程，并使凹模上型孔間的尺寸關(guān)系非常清楚，計算方便。3、如何計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。材料利用率是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標。要確定材料利用率，首先要確定關(guān)料步距S。條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，簡稱跳距。送料步距的大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。一個步距就等于零件直徑與兩個兩件間搭邊值的和。材料利用率的具體公式為： 如果是板料沖裁，也可以用如下公式： 式中 A 一個工件的實際面積； n 一張板料上能加工工件的總數(shù)量； L 板料長度； B 板料寬度； 排樣時搭邊值的選取直接影響到材料利用率的大小，但是提高材料利用率不能以提高模具制造難度為代價。3.2 固定板排樣與材料利用率固定板外形類似于矩形，一般可以采用直排或者多排，但是由于該制件尺寸較大，所以采用單排直排的排樣方案如下所示。 圖3-1 排樣方案一 圖3-2 排樣方案二 圖3-3 排樣方案三A：排樣方案一材料利用率條料寬度B=50+22.5=55mm制件面積A.一個步距的材料利用率為：=66.0%B：排樣方案二材料利用率條料寬度B=80+22.5=85mm制件面積A.一個步距的材料利用率為：=49.2%C：排樣方案三材料利用率條料寬度B=50+22.5=55mm制件面積A.一個步距的材料利用率為：=48.4%通過上面材料利用率的計算知，排樣方案一利用率最高，故采用方案一。四 確定模具類型4.1 凹模設計主要內(nèi)容凹模設計時的主要內(nèi)容包括：確定凹模材料；確定凹模型孔側(cè)壁形狀；確定外形形狀與裝配結(jié)構(gòu)；確定凹模周界尺寸；確定凹模板上型孔、螺釘孔、銷釘孔的位置及尺寸等；確定凹模板的厚度尺寸。 4.2 凹模型孔側(cè)壁形狀確實定、凹模刃孔口結(jié)構(gòu) 凹模刃口結(jié)構(gòu)有直壁式、斜壁式兩類。從刃口強度方面，直壁式刃口比斜壁式高；從加工角度，斜壁式刃口更容易加工。一般情況下，全直壁式型孔和斜壁式只適用于逆出式模具，順出式模具常用階梯形直壁型孔；漏料口可以采用鉆孔或銑削制成。但是無論采取哪種結(jié)構(gòu)，都要注意凹模刃口高度h的取值。 、廢料堆積在選擇刃口形式時，還要考慮防止廢料堆積的問題。以下是常見的容易產(chǎn)生廢料堆積的因素：凹模刃口有效高度直線部位過長；骨外表讓位形狀不適合；凹模內(nèi)部的外表較粗糙；凹模、模具墊板、模座的孔中心偏移造成臺階；沖裁廢料相互連接，呈棍狀下落時，堆積住讓位孔；廢料帶磁性；薄板或小孔沖裁，因沖裁廢料重量輕，即使一個小障礙也會導致廢料堆積。例如，凹模刃口有效高度h過大，在沖裁過程中積存在凹模型孔內(nèi)的落料件或沖孔廢料的片數(shù)將增加，結(jié)果一方面是凸模受到的反頂力增大，會使凸模，尤其是細長凸模在沖壓時容易損壞。另一方面孔口內(nèi)堆積材料過多，會直接導致凹模刃口崩裂，導致模具報廢等嚴重后果。所以在設計時要綜合考慮刃口形狀。又如在沖裁0.5mm以下的薄板時，臺階式直壁凹?？卓谌菀兹?，材料從孔口被推出后，材料會在凹模內(nèi)翻轉(zhuǎn)，所以，凹模底部擴孔尺寸不宜過大一般比型孔尺寸大0.51mm，否那么容易因為材料的翻轉(zhuǎn)導致堵塞孔口，導致廢料堆積；而斜壁式那么可防止廢料轉(zhuǎn)落，減少由于廢料堆積帶來的故障，但是孔口是傾斜的，刃口強度不如直壁式高。、廢料回跳沖裁時，廢料回跳會引起制件質(zhì)量缺陷、模具損傷等，特別是薄板小徑?jīng)_裁，凹模之間的約束力較少的切邊容易引起廢料回跳。廢料產(chǎn)生回跳的主要原因有真空產(chǎn)生的吸附、吸附到凸模刃口處、油液產(chǎn)生的吸附、凸模的磁力和凹模壓縮空氣引起的負壓等。一般的沖裁間隙中，排出廢料的尺寸小于凹?？讖匠叽?，也容易發(fā)生回跳。解決廢料回跳的方法有以下幾種：選用特種凸模 斜刃口凸模、頂料凸模、帶氣孔凸模等。凹模結(jié)構(gòu)改變 以真空產(chǎn)生吸引，增加刃口內(nèi)面的粗糙度，切刃采用微小側(cè)角等。其他措施 改變輪廓形狀，減小沖裁間隙，加大凸模進入凹模的深度。專用防廢料回跳型凹模 一些提供模具標準件的廠家，有一種防廢料回跳型凹模。在這種凹模內(nèi)外表加工了兩條以上的斜槽，這樣在沖裁時，沖裁廢料被壓入凹模型孔，廢料對應于凹模斜槽的小突起部位，再經(jīng)過凸模往下壓，突起部位會被凹模側(cè)面壓縮，因而到達防止廢料回跳的作用。但是由于是通過在廢料上形成小突起部位而防止回跳的，所以這種結(jié)構(gòu)不適合精密孔沖裁、下料等情況。4.3 凹模外形與裝配結(jié)構(gòu) 確定凹模尺寸前，要先考慮凹模的外形及裝配結(jié)構(gòu)。凹模的外形有圓形和矩形，裝配結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式，刃口也有平刃和斜刃。實際生產(chǎn)中，在凹模上開設所需要的凹模型孔，用螺釘、銷釘將凹模板直接固定在下模座上。由于該制件外形近似于矩形，且尺寸不大，所以該套模具凹模外形為矩形，并采用整體式凹模結(jié)構(gòu)。4.4 凹模外形確實定1、確定原那么凹模外形尺寸指的是凹模板的整體尺寸。凹模的外形有矩形和圓形兩種，需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定。下面以矩形凹模為例說明如何確定凹模板尺寸。凹模板的尺寸包括長L寬B高H，從凹模刃口bl至凹模板外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C。此處刪減NNNNNNNN字需全套設計請聯(lián)系12401814 圖5-2 落料凹模5.3 下墊塊下墊塊的作用是承受并擴散凸?；虬寄鬟f的壓力，以防止模座被擠壓損傷。是否要用板，可按下式校核：P=F12/A式中P凸模頭部端面對模座的單位面積壓力；F12凸模承受的總壓力； A凸模頭部端面與承受面積。由于計算的P值大于?冷沖壓工藝及模具設計?表3-34模座材料的許應壓力，因此在工作零件與模座之間加墊板。 墊板用45號鋼制造，淬火硬度為HRC4348，其尺寸規(guī)格為：160mm125mm18mm。上下面須磨平，保證平行。5.4 卸料板為了便于可靠卸料，在模具開啟狀態(tài)時，卸料板工作平面應高出凸模刃口尺寸端面0.30.5，卸料板的尺寸規(guī)格為：160mm125mm12mm，材料為:45#。5.5 導套 導套材料采用20#，導套先淬火再回火至HRC4045，形狀如圖5-4所示。 圖5-4 導套5.6 總裝圖 圖5-5 主視圖 圖5-6 剖視圖一 圖5-7 剖視圖二 圖5-8 明細表說明 本模具是倒裝復合模，采用剛性推件裝置把卡在凹模中的沖件推下，剛性推件裝置由打桿12和推件塊8組成。沖孔廢料直接由沖孔凸模24從凸凹模6內(nèi)孔推下，無頂件裝置。 六 模具工作局部尺寸計算計算刃口尺寸需要遵循以下原那么：落料件光亮帶處于大端尺寸，其光亮帶是因凹模刃口擠材料產(chǎn)生的，且落料件的大端光面尺寸等于凹模尺寸；所以落料外形尺寸主要決定與凹?？卓诔叽?，即落料模需要先計算凹模尺寸。沖孔件光亮帶處于小端尺寸，其光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且沖孔件的小端光面尺寸等于凸模尺寸；所以沖孔孔徑尺寸主要決定于凸模尺寸，即沖孔模需要先計算凸模尺寸。凸、凹模刃制件應有合理間隙值。不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值Z。凸、凹模刃口計算公式由于落料與沖孔的基準尺寸不同而不同。落料時，首先確定凹模刃口尺寸，凸模刃口的根本尺寸等于凹模刃口的根本尺寸減去最小間隙值得到；沖孔時，首先確定凸模刃口尺寸，凹模根本刃口尺寸等于凸模刃口的根本尺寸加上最小間隙值得到。具體公式見表2-16所示。凸、凹模的制造公差應與制件尺寸精度相適應，偏差值按照入體原那么標注。綜上所述，計算刃口尺寸的根本步驟如表2-16所示。 表2-16 分開加工法刃口尺寸計算根本步驟序號步驟公差依據(jù) 1確定間隙值Z/mm (雙邊值) Z=D- d D凹模尺寸D d凸模尺寸d查表確定或經(jīng)驗值確定 2確定凸、凹?；鶞嗜锌诔叽?mm落料時，首先確定凹模刃口尺寸DD=D- (+)沖孔時，首先確定凸模刃口尺寸dd=d+ 0/-磨損系數(shù)；制件公差區(qū)分落料和沖孔工序：落料尺寸=凹模尺寸沖孔尺寸=凸模尺寸 3計算凸、凹模刃口尺寸/mm落料時，凸模刃口的根本尺寸d= D- Z沖孔時，凹模根本刃口尺寸D= d+ Z 4刃口偏差/mm凹模刃口偏差(+)凸模刃口偏差0/-入體原那么 5刃口精度/mm凹模刃口公差+凸模刃口公差 Z- Z與制件尺寸精度相適應計算設計基準刃口尺寸時，需要查表確定參數(shù)磨損系數(shù)，該值在0.51之間。制件尺寸未標注公差，為了降低工作難度，所以在實際生產(chǎn)中按照IT14等級確定各尺寸公差；零件為不規(guī)那么形狀，屬于落料件，所以凹模尺寸按零件圖尺寸加工，各尺寸減去一個間隙值即為凸模尺寸。本例中間隙按表2-15選取0.120。 七 計算工序壓力，選用壓力機7.1 計算沖裁力公式平刃沖裁的沖壓力計算公式： F=KLt 或 F=Lt式中 F 沖裁力 L 沖裁周長，mm t 制件厚度，mm 材料抗剪強度，Mpa 抗拉強度； K 平安系數(shù)，一般取值1.3.7.2 計算相關(guān)卸料力、推件力和頂件力公式?jīng)_裁完畢，從凸?；蛲拱寄Ｉ蠈⒅萍驈U料卸下所需要的力稱為卸料力FF；從凹模內(nèi)順沖裁方向?qū)⒅萍驈U料推出所需要的力稱為推料力FF；從凹模內(nèi)逆沖裁方向?qū)⒅萍陌寄？變?nèi)頂出的力稱為頂料力FF。 計算公式分別為： 卸料力 F=KF 推件力 F=nK F 頂件力 F= K F式中 K，K，K系數(shù)，具體數(shù)據(jù)可根據(jù)制件材料、厚度取值見表2-9；n卡在凹模直壁洞口內(nèi)的制件或廢料件數(shù)；h刃口高度，mm.表2-9 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)制件為鋼件料厚t/mm K K K >2.557.3 固定板沖壓力的計算固定板沖壓力的計算見表2-10 表2-10 沖壓力的計算 制件落料周長L=198.16mm、L=31.4mm; 類 別 計算過程 結(jié)論 沖 裁 力F=Lt40010KNF=Lt40010KN 模具采用彈性卸料，K=0.040.05，K 卸 料 力 F=KF F=KF 推 料 力F=nK FF=nK F由于該固定板模具采用剛性卸料裝置，所以總沖壓力的計算公式為： F= F+ F+ F7.4 壓力機的選擇1、壓力機參數(shù)的作用壓力機確定后，需要查取相關(guān)參數(shù)，如壓力機的類型、規(guī)格、閉合高度、工作臺尺寸、模柄孔尺寸、滑塊行程等。這些參數(shù)會影響模具的結(jié)構(gòu)尺寸，如模具的閉合高度、模架尺寸等確實定。壓力機相關(guān)參數(shù)及與后續(xù)局部工藝計算的聯(lián)系如表2-11所示表2-11 壓力機相關(guān)參數(shù)壓力機相關(guān)參數(shù)關(guān)聯(lián)工藝數(shù)據(jù)關(guān)系公稱壓力F總沖壓力F壓力機的公稱壓力大于總沖壓力：F>F 最大封閉高度裝模高度H、 H模具閉合高度H模具閉合高度在壓力機的最大、最小裝模高度之間H5mm H H+10mm滑塊行程模具高度工作臺墊板尺寸模具長、寬尺寸；下模座孔尺寸壓力機的工作臺面應大于模具尺寸，并有安裝位置，一般每邊大5070mm壓力機工作臺面的孔應能保證沖壓件或廢料落下模柄孔尺寸直徑深度模柄尺寸模柄直徑尺寸要等于模柄孔尺寸模柄高度要小于模柄孔深度尺寸漏料孔尺寸凹模型孔尺寸、下模座相應尺寸工作臺漏料孔尺寸要大于凹模型孔尺寸、下模座相應尺寸，以免塞料，導致爆模行程次數(shù)生產(chǎn)效率2、固定板模具選用壓力機根據(jù)總的沖壓力202.9KN，結(jié)合工廠實際生產(chǎn)條件，確定采用JC23-63型壓力機。其主要參數(shù)如下：公稱壓力：630KN63tf最大封閉高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：40mm工作臺尺寸：315mm200mm 總 結(jié)時間飛快的在流逝著，我們也到了離校的時候了。隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比擬欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的確實覺得困難比擬多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值!有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在以后的時間里我將更加努力的學習，加強自己的專業(yè)知識，因為我覺得只有困難中才能成長的更快，所以我必須克服困難，才能成功。參考文獻1王孝培主編. 沖壓手冊. 機械工業(yè)出版社 1990.11 致 謝在此要感謝我的指導老師熊偉對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。大學三年就會在這最后的畢業(yè)設計總結(jié)劃上一個圓滿的句號.我曾經(jīng)以為時間是一個不快不慢的東西,但現(xiàn)在我感到時間過的是多么的飛快,三年了,感覺就在一眨眼之間結(jié)束了我的大學生涯，畢業(yè),最重要的一個過程,最能把理論知識運用到實踐當中的過程就數(shù)畢業(yè)設計了，這也是我們從一個學生走向社會的一個轉(zhuǎn)折，另一個生命歷程的開始。謝謝所有老師，在我大學期間教會了我很多的專業(yè)知識和動手能力，謝謝！