課程設(shè)計墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計

實習(xí)（實訓(xùn)）報告 名稱 墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計 墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓(xùn)設(shè)計墊片的復(fù)合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計再到工藝計算，一直到最后的模具裝配圖。關(guān)鍵詞：墊片、復(fù)合沖壓模具、設(shè)計目 錄引言（緒論）1一、沖裁件的工藝性分析7二、確定沖壓工藝方案7三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式71.模具的形式42.定位裝置43.卸料裝置44.導(dǎo)向零件45.模架4四、必要的工藝計算81.排樣設(shè)計與計算42.計算沖壓力43.計算模具壓力中心44.計算模具刃口尺寸4五、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算2.4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則41.落料凹模42.沖孔凸模長度及強度校核43.凸凹模長度確定及壁厚校核44.凸凹模固定板尺寸45.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計46.卸料板的設(shè)計47.模座的選擇4六、壓力機校核41.模柄孔的校核42.模具閉合高度的校核43.壓力機工作臺尺寸的校核44.沖裁力校核4七、繪制模具總裝配圖及零件圖14課程設(shè)計小結(jié)24致謝4參考文獻25引 言模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點： 一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達到100噸的巨型模具及型腔精度達到0.5m的超精模具和能與2500次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達到或超過了80%等；行業(yè)結(jié)構(gòu)進一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。 二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進一步發(fā)展，勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼2006年之后，全國的模具城得到了進一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。 三、是國際合作進一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)2007年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。在中國模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進一步受擠壓，利潤率進一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對促進模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前，在部分領(lǐng)域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認(rèn)落后，而且總體來說，不是落后一點點，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進水平相比有著較大差距。此外，當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。 模具設(shè)計一、沖裁件的工藝性分析（1）材料 Q235是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單?？走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按IT14級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。經(jīng)查公差表，按“入體原則”標(biāo)注各尺寸為：6、16、26和R6。二、確定沖壓工藝方案該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序 模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù) 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)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件的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(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式（1）模具的形式 此工件有三個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。（2）定位裝置 采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設(shè)讓位孔。（3）卸料裝置1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。（4）導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以不采用；針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。（5）模架 若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結(jié)構(gòu)比較緊湊。本設(shè)計決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。四、必要的工藝計算（1）排樣設(shè)計與計算1、單直排a、搭邊。查沖壓模具設(shè)計與制造，確定搭邊直a、a1t = 1 mm，工件間a1 = 0.8 mm ，取 1 mm。 側(cè)搭邊 a = 1 mm。b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置，所以B=（D+2a）= （20+6+6+1+1）= 34mm式中條料寬度的單向偏差，mm，查表得=-0.15mmc、送料步距：S = L + a =50 + 12 +1 = 63 mmd、材料利用率利用CAD軟件，查得其面積為1163.542mm條料一個步距內(nèi)的面積為4534=1530 mm=100%=100%=76.04%排樣圖如下：2、計算沖壓力沖裁力公式為P= P+ P式中 P 沖裁力；P 沖孔沖裁力；P落料沖裁力。（1） 沖孔沖裁力P孔。P= Pt式中 L 沖孔周長；t 材料厚度，t=1mm；材料抗拉強度，MPa，查手冊，Q235，=375460MPa，取=400MPa。所以 P = Lt=（232+28）1400=35168N（2） 落料沖裁力P落。P= Lt所以 P= Lt=（+264）14 00 =77605.3N（3） 卸料力P。P= K P式中 P卸料力；K卸料系數(shù)，查表K=0.040.05，取K=0.04。所以 P= K P=0.0477605.3N=3104.212N（4） 推件力PP = KPn式中 K推料系數(shù)，查表取K=0.055； n同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=3。所以 P = KP n=0.055351683N=5802.72N（5） 總沖壓力P總。沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力。總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為 P =P+ P+ P= P+ P+ P+ P=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N122KN初選壓力機型號為：JH2325。該壓力機的主要參數(shù)：公稱壓力250KN滑塊行程75mm最大封閉高度260mm封閉高度調(diào)節(jié)量55mm工作臺尺寸560370模柄孔尺寸40603.計算模具壓力中心由于該零件關(guān)于中心對稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。4.計算模具刃口尺寸落料 設(shè)工件的尺寸為,根據(jù)計算原則，落料以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。=（）D=（D）=（D）沖孔 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。d=(d+x)d=(d+z)=(d+x+z)孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為L兩個孔時，其凹模型孔中心距可按下式確定。L=L上述式中： 、D 落料凹、凸模尺寸； d、 d 沖孔凸、凹模尺寸； D 落料件的最大極限尺寸； d 沖孔件孔的最小極限尺寸； L、 L 工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸； 工件制造公差； z最小合理間隙； x 磨損系數(shù)； 凸或凹模的制造公差，可按IT6IT7級來選取，也可查表選取，或?。ǎ?，（）。為了保證初始間隙不超過Z即+,和選取必須滿足以下條件：+外形由落料獲得，26和16由沖孔同時得到：查表得：Z=0.1mm,Z=0.14mm,則 Z-Z=(0.14-0.1)mm=0.04mm由于尺寸為自由公差，均為IT14級，所以=0.5mm設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則沖6孔： d=(d+)=(6+0.50.3) =6.15mmd=( d+ Z)=(6.15+0.1)=6.25mm校核：+0.008+0.0120.14-0.10.02<0.04（滿足間隙公差條件）沖16孔：d=(d+)=(16+0.50.43) =16.215mmd=( d+ Z)=(16.215+0.1)=16.315mm校核：+0.011+0.0180.14-0.10.029<0.04（滿足間隙公差條件）孔距尺寸：L=L=(181/80.182)=180.045mmL=L=(251/80.262)=250.065mm落料26圓?。篋=(D- )=(26-0.50.52) =25.74mmD=( D- Z)=(25.74-0.1)=25.64校核：+0.021+0.0130.14-0.10.034<0.04（滿足間隙公差條件）落料R6mm圓?。篋=(D- )=(6-0.50.15) =5.925mmD=( D- Z)=(5.925-0.1)=5.825mm校核：+0.012+0.0080.14-0.10.002<0.04（滿足間隙公差條件）符合精度要求。五、主要零件的設(shè)計計算1.落料凹模1）厚度HH=K式中 K修正系數(shù)，查表K=1.25；P落料沖裁力，N，P=77605.3N=78KN。代入 H=1.25=24.7mm 取H=20mm2）長度和寬度L、BL=l+2W式中 W垂直于送料方向的凹模型孔壁間最大距離。 W1.2 H=1.220=24mm所以 L= l+2W=252+12+242=110mmB= B+2W=26+242=74mm取 L=120mmB=70mm由于凹模內(nèi)要設(shè)置推件塊，為了使模具加工簡單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊板的厚度各為10mm。2.沖孔凸模長度及強度校核1）沖孔凸模長度L.L=H+lH=(0.60.8)HH=Kl= H以上各式中 H凸模固定板厚度；H沖孔凸模厚度；P沖孔沖裁力；K系數(shù)；l凸模自由長度；H落料凹模厚度，H=20mm。所以H=K=1=15.2mm，取H=16mmH=(0.6+0.8)H=(0.60.8)16 = 9.612.8mm，取H=10mml= H=20mm所以L= H+l=10+20=30mm2）凸模強度壓應(yīng)力校核校核公式為：式中 P沖孔沖裁力，N，P=7536N，F(xiàn)凸模最小斷面積，F(xiàn)=r=3.1433=28.26mm，凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa，材料為Cr12，查手冊，=(10001600)MPa,取=1200MPa.因為 =266.7MPa<所以凸模強度符合要求。3.凸凹模長度確定及壁厚校核1）凸凹模長度H確定H=H-F+H-1+H=50-20+10-1+20=59mm60mm式中 H彈簧的自由長度，mm，H=50；F彈簧壓縮量，mm；H卸料板厚度，mm，取H=10mm；H固定板厚度，mm，取H=20mm。2）凸凹模壁厚校核。查表，倒裝復(fù)合模最小壁厚n=2.7mm，（料厚t=1mm）此例中n=6-3=3mm> n所以滿足最小壁厚n> n的要求。4.凸凹模固定板尺寸凸凹模形狀為矩形12070,厚度取20mm，與凸凹模過盈配合。5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計理論上，確定是否需要墊板的方法如下：條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。式中 凸模端面壓應(yīng)力，MPa；模座材料許用壓應(yīng)力，鑄鐵約為100MPa，鋼約為200MPa；P沖裁力，N；F凸模上端面面積，mm；D凸模上端面直徑，mm。墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為310mm。墊板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為4852HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度R0.320.63um。本例中上模部分已有墊板。下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計算，很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。6.卸料板的設(shè)計1）卸料板的形狀和尺寸。卸料板取矩形板，厚度為H=10mm，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。2）卸料板上成形孔的設(shè)計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.10.3mm。7.模座選擇由于模板周界為12070mm，所以選上模座 1258030 GB/T2855.51990下模座 1258030 GB/T2855.61990材料 HT200 GB943688 閉合高度最小140mm，最大165mm。導(dǎo)柱20130 GB/T2861.11990導(dǎo)套207028 GB/T2861.61990六、壓力機校核初選壓力機型號為：JH2325.該壓力機的主要參數(shù)：公稱壓力250KN滑塊行程75mm最大封閉高度260mm封閉高度調(diào)節(jié)量55mm工作臺尺寸560370模柄孔尺寸40601.模柄孔的校核模柄的尺寸為4080，上模座厚度為30mm，則模柄伸出上模座的高度為50mm<60mm，因此合適。2.模具閉合高度的校核模具的閉合高度H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機的最大封閉高度260mm，其調(diào)節(jié)量為55mm，則壓力機的最小閉合高度為205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項也可滿足要求。3.壓力機工作臺尺寸的校核查手冊，該型號模座的外形尺寸為：194142mm，壓力機的工作臺尺寸為560370mm，符合每邊留出60100mm的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。4.沖裁力校核沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力P為122KN<壓力機的公稱壓力250KN，所以合適。綜上所述：型號為JH2325的壓力機符合要求。七、繪制模具總裝配圖及工作零件圖模具上模部分裝配效果圖模具下模部分裝配效果圖模具整體裝配效果圖課程設(shè)計小結(jié)通過這次課程設(shè)計使我對模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢有了更深刻的了解，通過整個模具設(shè)計流程，使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計思路及在模具設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題、及處理方法，對設(shè)計中一些常規(guī)方法了有了進一步的了解，為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計算機輔助手段實現(xiàn)了對模具零件的三維造型，同時利用軟件完成了相關(guān)零部件的裝配過程，實現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的總裝配，同時，使用了 AutoCAD 完成了相關(guān)二維結(jié)構(gòu)及零件圖。這次課程設(shè)計讓我鞏固了專業(yè)知識，對知識有了更深刻的認(rèn)識。致謝本次實訓(xùn)即將結(jié)束，在這次實訓(xùn)過程中得*等老師以及許多同學(xué)的幫助，特別是*老師的悉心指導(dǎo)，使我受益匪淺。在此，向曾經(jīng)教導(dǎo)過我和一直幫助關(guān)心我的老師們致以深深的敬意，同時也要感謝我的同學(xué)們在這次實訓(xùn)過程中給我的幫助。參考文獻：1王孝培主編. 沖壓手冊. 機械工業(yè)出版社 1990.11 2王一梅主編.典型實用模具圖冊.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社1991.83模具實用技術(shù)叢書編委會主編. 沖模設(shè)計應(yīng)用實例.機械工業(yè)出版社.2000.44丁松聚主編.冷沖模設(shè)計. 機械工業(yè)出版社. 2001.105徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計與制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.16付宏生主編. 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.37K.Stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2003.28楊占堯主編.現(xiàn)代模具工手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.79高軍、李嘉平、修大鵬等編著.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.210楊占堯主編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社.2008.311周本凱編著.沖壓模具設(shè)計實踐. 化學(xué)工業(yè)出版社.2008.312中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心組織編寫.模具設(shè)計師.中國勞動社會保障出版社.2008.525