汽車墊片模具設(shè)計

邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 前 言 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(yīng)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(chǔ)工業(yè)，已成為當(dāng)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(shù)經(jīng)濟水平。 為了更進一步加強我們的設(shè)計能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計也是我們在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 本次設(shè)計的目的： 一、 綜合運用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次冷沖壓模設(shè)計的實際訓(xùn)練，從而提高我們的獨立工作能力。 二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，以致能融會貫通，進一步了解從模具設(shè)計到模具制造的整個工藝流程。 三、 掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 在這次設(shè)計過程中我得到了羅老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助，在此表示衷心的感謝！ 由于本人設(shè)計水平有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計過程中錯誤難免，敬請老師批評、指正，不勝感激。 學(xué) 生：梁 斌 2005年6月08日 畢業(yè)設(shè)計課題與要求 1． 設(shè)計課題 產(chǎn)品名稱：汽車墊片 材 料：黃銅 用 途：汽車配件 產(chǎn) 量：大批量生產(chǎn) 此沖壓件的厚度為0.5mm，生產(chǎn)精度要求不高，可用公差等級為IT14級。 工序一:沖孔,落料 2．設(shè)計任務(wù)書與要求 ①．設(shè)計說明書一份。 ②．零件圖數(shù)份，裝配圖一張。 第1章 整體零件的工藝性分析與方案 第1.1節(jié)．沖壓件的工藝性分析 零件尺寸公差無特殊要求，按IT14級選取，利用沖孔.落料.翻邊的方式可達到圖件要求。 第1.2節(jié)．確定工藝方案 因該工件屬大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量，尺寸精度和材料種類與厚度，選擇模具的導(dǎo)向方式與精度，定距方式及卸料方式等，決定采用倒裝復(fù)合模，這樣，對沖裁件的質(zhì)量才更有保障。 復(fù)合模有如下特點： 1) 沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置一致性好。 2)沖件表面較為平整。 3)適宜沖薄件，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 4)可充分利用短料或邊角余料。 5)沖模面積較小。 故此沖件采用落料拉深沖孔復(fù)合模比較合理。 第二章 沖孔.落料復(fù)合模具設(shè)計與計算 第2.1節(jié)．根據(jù)零件的形狀，故可采取沖孔.落料.復(fù)合模具。 第2.2節(jié)．排樣和搭邊 沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣法，簡稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率，零件質(zhì)量，生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)與壽命等。因此，在沖壓工藝中和模具設(shè)計中，排樣是一項極為重要的技術(shù)性很強的工作。 （1）根據(jù)工件的形狀，排樣采用直排形式，利用活動擋料銷控制送料步距。查《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》表1—1—15最小工藝搭邊值，工件間距a1=1.44mm,沿邊距a=1.8mm。 （2）送料方式采用手動送料 送料步距 S： S=14.3+a1=15.8mm 條料[寬度] B： B=[D+2(a1+△)+C1]0 -△ 其中△為滾剪板機下料公差，查《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》 得 △=0.08mm 式中:B----條料的寬度; D----工件橫向最大尺寸。 a1----橫搭邊。 △----條料寬度公差,見表2-11---表2-12(采用滾剪機下料.) C1為條料與導(dǎo)料板的單面間隙見表2-13，查《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》 得 C1=0.1mm 故 B=[25.6+2(1.44+0.08)+0.1]0-0.08 =28.740-0.08 （3）材料利用率的計算 一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分數(shù)稱為材料利用率。材料利用率 η=NA/（HB）100％ A——一個步距內(nèi)工件的有效面積mm H——送料步距mm B——條料寬度mm A=25.6*11.6=296.96mm η=296.96/(27.615.8)100%=68.1% 排樣圖如下： 第2.3節(jié)． 工藝與設(shè)計計算 （1）沖裁力的計算 計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計算： F=LTσ F——沖裁輪廓的總長度 T——板料厚度 σ——板料的抗拉強度 L為拉深件截面周長 T=0.5mm σ=294 Mpa L=22π2.5+24.08+2（πd-1/6πd）=8.16+60.7+31.4=100.26mm 沖孔力F=0.5196100.26 = 14938.22 N 所以，彈壓卸料逆出件時的總沖壓力FO FO= F+FQ1+FQ3 式中F---沖裁力；按上式計算； FQ1 ---卸料力，按式（2-7）計算； FQ3--- 頂件力，按式（2-9）計算； 所以，F(xiàn)O= F+FK1+FK3=（1+ K1+ K3）F =（1+0.05+0.05）14938.22=16432N K1—凹模材料修正系數(shù)； K1取1.3 K3為凹模刃口周邊修正系數(shù)；K3取1 （2）壓力中心的計算 模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線重合，以使平穩(wěn)工作，減少導(dǎo)向磨損，提高模具及壓力機的壽命。 因為工件是規(guī)則矩形，故其壓力中心也就是工件的幾何中心。 其中心相對坐標(biāo)為 ： X0= 0 Y0= 0 （3）計算各主要零件的尺寸 ① 凹模 凹模厚度H：查模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊得 H = K1 K3 0.1F = 1.30.116432 = 15.34 mm 凹模取16mm 凹模壁厚：根據(jù)工件尺寸，C值由表2-17選取 C=20—25 mm 凹模的有效面積為lb=25.611.6 mm 凹模壁厚尺寸LB=（25.6+220）（11.6220） =65.651.6 mm 由于凹模板毛胚需要外購，應(yīng)將計算的凹模外形尺寸按模具國家標(biāo)準(zhǔn)中凹模板的系列尺寸進行修正，取較大規(guī)格的尺寸。 即：LB=8063mm；H=12—22mm（GB2858.1—81） 所以凹模長L=80 mm 凹模寬B=63mm L B H =80 63 15.34 取尺寸為80mm63mm16mm，采用整體式的凹模結(jié)構(gòu)。 ②固定板的選擇 此模具采用一個凸凹模固定板，其中落料凹模與翻邊凸模直接用銷釘與螺釘固定在下模座上，裝配關(guān)系見裝配圖。其結(jié)構(gòu)和尺寸見零件圖。 凸模固定板的外形與尺寸與凹模相同，厚度 H1=0.8H =0.8 16 =12 取14mm ③墊板 在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動。 墊板一般取6~~10mm，所以取H2=6mm。在墊板上穿連接螺釘，卸料螺釘和定位銷處要鉆通孔，其直徑應(yīng)比相應(yīng)件的直徑增大0.5mm~~1mm。 ④卸料橡皮的自由高度 根據(jù)工件材料厚度為t=0.5mm。拉深時，凸凹模進入凹模深度1mm，考慮模具維修刃磨量為0.8mm，再考慮開始時，卸料板高出凸凹模1mm，則總的工作行程：H工作= 4mm， 決定選用硬度為邵氏70—80A的橡皮，其自由高度 H=4/（30%-10%）=20mm 聚氨酯橡膠橡皮的預(yù)壓縮量 H壓縮=10%20=2mm 所以模具中安裝橡皮的高度為 20-2=18mm ⑤卸料板 下模卸料板厚度：H0=10mm 其開孔大小查《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》表達式1—1—61，得卸料孔每側(cè)與凸凹模保持間隙0.1mm。 第2.4節(jié)．計算凸模、凹模、凸凹模工作部分的尺寸。 (1)沖孔凸模（2個）。工件孔尺寸Φ3,工件尺寸公差等級IT14級，磨損系數(shù) X=0.5。 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》式2-34 凸模刃口尺寸 dp=(d+XΔ)-△/ 4 0 查GＢ１８００－７９得標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值Δ＝０.30 mm dp=(3+0.500.30)0-0.075=3.150-0.075。 凸模長度尺寸的確定： 彈壓卸料方式的凸模長度 L=h1+h4+h5-0.2 式中：h1—凸模固定板厚度； h4—彈壓卸料板厚度； h5—等于（0.9-0.85）H，其中為自由狀態(tài)下橡皮厚度。 0.2為凸模端面縮金卸料板的距離。 凸模采用標(biāo)準(zhǔn)Ａ型圓凸模形式，其詳細結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖。杳《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》表１－１－２９可得凸凹模雙邊間隙值為０.09 mm。 沖孔凸凹模的刃口尺寸按沖孔凸模實際尺寸配作，保證單邊間隙為０.045 mm。 (２)凸凹模的刃口尺寸與工件一致。凸凹模的刃口尺寸按凸凹模實際刃口尺寸配作，保證單邊拉深間隙為０.45 mm. 第2.5節(jié)． 按結(jié)構(gòu)圖計算閉合高度。 Ｈ模＝25＋8＋14＋14＋16＋10＋14＋6+30 = 137 mm 結(jié)構(gòu)圖如下： 第2.6節(jié)． 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 ㈠ 標(biāo)準(zhǔn)模架 標(biāo)準(zhǔn)模架是指列入模具國家標(biāo)準(zhǔn)的模架。 ① 準(zhǔn)模架是模具標(biāo)準(zhǔn)化件中商品化程度最高的有各種型 號與規(guī)格可供選購。 ② 售的標(biāo)準(zhǔn)模加均由專業(yè)廠成批制造，質(zhì)量有保障，價格便宜。 ③ 雖然每個模具都有單件生產(chǎn)的，但是模架卻可以批量生產(chǎn)。 ④ 標(biāo)準(zhǔn)模架嚴格按冷沖模模架技術(shù)條件GB2854—81制造與驗收。 根據(jù)凹模的周界尺寸：80mm63 mm16 mm,選擇模架類型為中 間滑動導(dǎo)柱圓形模架，查《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》 表１－１－１８。可確定模架的相關(guān)尺寸如下： 上模座　　306mm 170 mm 25mm 下模座　　306 mm 170 mm 30mm 導(dǎo)柱　　　φ22mm 125 mm φ25 mm125mm 導(dǎo)套　　　Φ２2 mm 35 mm Φ35 mm Φ 25 mm35mmΦ38 mm 最小閉合高度 130mm 最大閉合高度 150mm 第2.7節(jié)．模柄的類型及選擇模柄的設(shè)計 ①模柄的類型已經(jīng)選擇 中小型模具一般采用模柄將上模與壓力機滑塊連接，設(shè)計時選擇模柄的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點和使用要求，模柄工作段的直徑應(yīng)與所選擇的壓力機的滑塊孔的直徑相一致。 1：旋入式模柄 通過螺紋與上模座連接，上端兩行面供扳手旋緊用。 2：壓入式模柄 固定段與上模座孔采用H7/m6過度配合，并加騎縫銷防止轉(zhuǎn)動。 3：凸緣模柄 在上模座加工出容納模柄大多數(shù)為大凸緣的沉孔，與凸緣為 H7/m6配合，并用了3個或4個六角螺釘進行緊固 4： 浮動模柄 凹球面模柄與凸球面墊塊聯(lián)接，裝入壓力機后，允許模柄與模柄軸心線之間的偏離，可減少滑塊誤差對模具導(dǎo)向精度的影響。 5： 通用模柄 6： 槽型模柄 根據(jù)此副模具的特點和使用要求，采用壓入式模柄，模柄為標(biāo)準(zhǔn)件，因此不需加工，只需按尺寸進行購買即可得到。 查《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》表（2-37）選取A型凸緣模柄，具體尺寸如下：70mmX60mm 第2.8節(jié)． 模具各零件詳細尺寸的設(shè)計 該模具是采用手工送料倒裝拉深、沖孔、切邊的復(fù)合模。沖孔凸模、凸凹模用固定板緊固，凹模用螺釘與圓柱銷固定，送料靠活動擋料銷保證送料步距，下模卸料板采用彈性卸料，上模采用剛性卸料。 （1）推件裝置 此處設(shè)計的推件裝置是由壓力機的橫桿通過打桿、打板、推桿傳給推件板。推件板是出件裝置中最重要的零件。 根據(jù)計算，推桿可用2根圓柱頭螺釘，其規(guī)格為M640 mm。 推件板與凹模保證單邊０.1 mm間隙，其與凸模配合部分取最小間隙，開階梯孔。這樣沖孔凸模因沖孔尺寸較小，能加強其強度，又起到了導(dǎo)向和護套的作用。結(jié)構(gòu)尺寸詳見零件圖。 (2) 卸料板 下模卸料板采用彈壓橡皮卸料，卸料板上平面開一定的沉孔，以方便卸料螺釘?shù)幕顒印? (3) 導(dǎo)向零件的設(shè)計 為保證模具沖壓時上下模之間有一定的精確關(guān)系，必須設(shè)計導(dǎo)向裝置，在此副模具中，因為要保證落料與拉深的準(zhǔn)確位置關(guān)系，因此，采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套進行導(dǎo)向。 由于導(dǎo)柱與導(dǎo)套是標(biāo)準(zhǔn)件，只需購買即可。具體規(guī)格由《冷沖模設(shè)計指導(dǎo)》可選?。? 導(dǎo)柱為：22㎜130㎜，數(shù)量為2個GB/T2861-6 導(dǎo)套為：254038，數(shù)量為2個GB/T2861-6 其中，導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過渡配合，其裝配關(guān)系見裝配圖。 (4) 擋料銷 擋料銷用于限定條料送進距離，抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷兩類。 本模具采用活動擋料銷控制步距，因下方安放了橡皮，直接用圓柱銷與卸料板配合，銷子要倒角或做出斜面，便于條料通過。其結(jié)構(gòu)形式如下： (5) 凸凹模 凸凹模型孔側(cè)壁的形狀采用階梯直壁壁孔。臺階形直壁型孔的設(shè)計參數(shù)有２個：一是刃口有效高度Ｈ，二是漏料孔比型孔單邊擴大值b。 板料厚度t=0.5 mm時，?。龋剑磎m,b取0.5 mm。 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 （6）墊板的選擇 首先計算凸凹模對模座的單位壓力 由《冷沖模設(shè)計指導(dǎo)》式2-23得： P=F/A=34590/π（50/2）=17.63Mpa 查《冷沖模設(shè)計指導(dǎo)》可知凸凹模對模座的單位壓力小于鑄鐵模座材料的許用應(yīng)力。 （7） 有關(guān)上模座的一些數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu) （8） 有關(guān)下模座的結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù) （9） 有關(guān)導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù) 導(dǎo)柱導(dǎo)套滑動導(dǎo)向模架 ① 將導(dǎo)柱與導(dǎo)套制成小間隙配合，為H6\h5時稱為一級模架，為H6\h6時為二級模架。 ②導(dǎo)柱導(dǎo)套滾動導(dǎo)向模架 ③ 在導(dǎo)柱與導(dǎo)套這間加多排鋼珠，組成 滾動導(dǎo)向裝置。 (10)螺釘與銷釘?shù)倪x擇 查《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》表（8-30）與表（8-34） 本模具采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘,選擇螺釘型號為M6 得圓柱銷的長度L=40㎜，直徑d=6㎜，c=1.2㎜ 圓柱銷的材料為35鋼，熱處理硬度為28~38HRC 上模采用 M680 mm 凸凹模與其固定板采用 M650 mm 下模座與卸料板相連采用 M640 mm 根據(jù)壓力機的選擇及一些基本情況，我選用中間導(dǎo)柱的圓形模架，再根據(jù)凹模圍界直徑等于160及查《沖壓手冊》（GB2856`11-81）得出有關(guān)模架的一系列數(shù)據(jù)及其相應(yīng)結(jié)構(gòu)。 第2．9節(jié) 。沖模的裝配 技術(shù)要求： 本技術(shù)要求在實施過程中可根據(jù)實際情況做適當(dāng)調(diào)整。 1） 各類沖壓模具的裝配均應(yīng)符合裝配圖及其技術(shù)要求。 2） 標(biāo)準(zhǔn)模架，非標(biāo)準(zhǔn)模架的裝配技術(shù)要求要符合沖模模架技術(shù)條件（GB。T2854-90）和沖模模架精度檢查標(biāo)準(zhǔn)。 3） 所有的頂桿推桿牌子料螺釘，凡在同一組內(nèi)的應(yīng)等長，其相對誤差不得大于0.05mm 4） 模具上下模座，上模柄上的推桿孔，除圖樣上有標(biāo)注外，一律應(yīng)在模座的坐標(biāo)中心，其允許偏差對于有導(dǎo)向模架的不大于1mm， 5） 模具裝配后刃口應(yīng)優(yōu)質(zhì)銳利，其沖裁間隙應(yīng)在最小合理間隙并保持四周均勻。 6） 裝配后的沖壓模具其卸料板，推件板，頂板均應(yīng)露現(xiàn)凹模面凸模頂端，凸凹模頂端，其值為0.5mm 7） 下模座的漏料孔除圖樣標(biāo)明外,其孔形應(yīng)與凹模孔相似,其孔尺寸按凹模底面孔尺寸每邊放大2mm。 8） 所有圓柱銷在壓入時必須正常，不得有用重錘錳擊或咬壞銷孔的現(xiàn)象。 9） 裝配后的模具外觀應(yīng)整齊。 裝配的順序和要點： 沖模裝配 是沖模制造的關(guān)鍵工序。其裝配質(zhì)量的好壞，將直接影響沖件質(zhì)量，沖模的技術(shù)狀態(tài)和使用壽命。模具裝配完畢，必須滿足規(guī)定的裝配精度。 如卸料件的工作準(zhǔn)確性，導(dǎo)向零件的工作正確性。 裝配順序如下： 1） 裝配時選凸凹模為基準(zhǔn)，先將下凸凹模，凹模與凸凹模固定板及凹模固定板組合件固定于下模座，其中心位置應(yīng)符合圖樣要求，由鉗工劃線對正。 2） 將凸模，上凸凹模與凸模固定板及墊板的組合件固定于上模座，且將推板放置在上模座與墊板之間的凹窩內(nèi)。 3） 按要求裝配導(dǎo)柱導(dǎo)套，并檢驗。 4） 將上下模合攏，調(diào)整間隙，保證間隙均勻，并擰緊螺釘。 5） 組合加工銷孔及裝配其它零件。 第4章 壓 力 機 的 選 取 壓力機選用通用小型壓力機，根據(jù)計算所得的沖裁力選擇J23—3.15開式雙柱可傾壓力機。 J23—16開式可傾壓力機參數(shù)如下： 公稱壓力/KN 31.5 達到公稱壓力時滑塊離下止點距離/mm 5 滑塊行程/mm 25 行程次數(shù)/（次*mm-1） 2000 最大封閉高度 （最低） 120 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 25 滑塊中心到床身距離/mm 90 立柱間距離/mm 120 模柄孔尺寸（直徑深度）/mm Ф2540 工作臺板厚度 30 傾斜角/（） 45 后 語 通過本次設(shè)計，我對冷沖模，尤其是復(fù)合模有了更進一步的了解和認識。對于復(fù)合模，不但了解了它的整體結(jié)構(gòu)，而且對它的各個零件的具體結(jié)構(gòu)也有了更進一步的認識 。 在加工工藝方面，我學(xué)會了怎樣制作工藝卡，各個工序的先后順序如何去做，在材料的選取，材料的熱處理，模具的裝配方面也有了進一步的認識。另外在制圖方面也更加熟練了。同時，在制作過程中我也提升了自己的模具設(shè)計知識。增強了查找各種設(shè)計資料的能力并使自己較為凌亂的設(shè)計知識結(jié)構(gòu)在本次設(shè)計中得以系統(tǒng)化。讓自己真正懂得塑料注射模的最基本的設(shè)計步驟和過程。為自己以后從事模具設(shè)計方面的相關(guān)工作。積累了一定經(jīng)驗。 本次設(shè)計得到了羅玉梅老師的指導(dǎo)與同學(xué)們的支持，在這里特別表示感謝。本人在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，通過幾周的設(shè)計，使自己所學(xué)的知識得以鞏固；在此，對給予我悉心指導(dǎo)的羅玉梅老師和給予我熱情幫助的同學(xué)表示衷心的感謝 ! 主 要 參 考 文 獻 丁聚松主編：《冷沖模設(shè)計》。北京：機械工業(yè)出版社，1995 孫鳳勤主編：《模具制造工藝與設(shè)計》。北京：機械工業(yè)出版社，1999 鐘毓斌主編：《沖壓工藝與模具設(shè)計》。北京：機械工業(yè)出版社，2001 王樹勛主編：《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》。廣州：南華理工大學(xué)出版社，1997 李紹林主編：《實用模具技術(shù)手冊》。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，1996 沖模設(shè)計手冊編寫組主編：《沖模制造手冊》。北京：機械工業(yè)出版社。1996 17