鐵心片的沖壓成形工藝及模具設計【雙孔山字形硅鋼片墊片沖孔落料復合模含14張CAD圖帶卡片】
【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下：
11 緒 論1.1沖壓工藝的應用沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力。當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。沖壓生產靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。沖壓產品的尺寸精度是由模具保證，所以質量穩(wěn)定，一般不需再經過機械工業(yè)加工便可使用。沖壓加工不一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產品的表面質量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。因此，沖壓工藝是一種產品質量較好而且成本低的加工藝。用它生產的產品一般還具有重量輕且剛性好的特點。沖壓工藝在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據十分重要的地位。現(xiàn)代各先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。1.2沖壓工藝的歷史發(fā)展我們的祖先早在青銅器時期就已經發(fā)現(xiàn)金屬具有錘擊變形的性能?？梢钥隙ǎ袊h在 2400 年前已經掌握了錘擊金屬以制造兵器和工具的技術。因為鋼鐵材料在冷態(tài)下進行塑性加工需要很大的力和功，所以冷壓鋼鐵的技術在古代是不可能性廣泛使用的。當人們發(fā)現(xiàn)金、銀、銅等金屬塑性較好，變形時不需要較大的力時，錘擊壓制技術迅速向金、銀、銅的裝飾品和日用品范圍發(fā)展。在西安的陜西省博物館中陳列的一個漢代（公元前 206 至公元 220）的量器，厚度約 2mm，制作精美，花紋細致，就在今天看來，也算是一個精制品。這充分顯示了我國古代勞動人民高度精巧的手工藝技術水平。1.3沖壓工藝的現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(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%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨 2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發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。1.4未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢 工藝分析計算方法的現(xiàn)代化。例如，生產汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是根據已有的設計資料和設計者的經驗，進行對比分析，確定工藝方案和有關參數(shù)，然后設計模具，進行試沖，經過反復試驗和修改，才能轉入批量生產。近幾年來，國外有的公司已開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對覆蓋件成形過程進行計算模擬，分析應力應變關系，從而預測某一工藝方案的可行性和可能會產生的問題，并將結果顯示在圖形終端上，供設計人員進行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費用，縮短產品試制周期，而且可以建立符合生產實際的先進設計方法；既促進了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對生產實際的知道作用。模具設計及制造技術的現(xiàn)代化。為了加快產品的更新?lián)Q代，縮短工裝設計、制造周期，正在大力開展模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。采用這一技術，一般可以提高模具設計和制造效率 2～3 倍，模具生產周期可縮短1/2～1/3。發(fā)展這一技術的最終目標，是要達到模具 CAD/CAM 一體化，而模具圖紙將只作為檢驗模具之用。采用模具 CAD/CAM 技術，還可提高模具質量，大大減少設計與制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。沖壓生產的機械化和自動華。為了滿足大量生產的需要，沖壓設備已由單工位低速壓力機發(fā)展到多工位高速自動壓力機。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機上生產，也可以在高速壓力機上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產達到高度自動化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在多工位壓力機上利用自動送料和取件裝置，進行機械化流水線生產，從而減輕勞動強度和提高生產率。為了滿足產品更新?lián)Q代加快和生產批量減小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產既可適合大量生產，又可適用于小批量生產。不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強度鋼板，用來生產汽車覆蓋件；研制新型材料板，用來生產航空構件等。由于沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，當前 3在生產中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。但是，概括起來，可以分成分離工序與成形工序兩大類。2 工藝性分析工件名稱：鐵心片生產批量：大批量材料：硅鋼板厚度：0.35mm工件簡圖見圖圖 1 鐵心片零件材料為硅鋼板，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。外形落料的工藝性：鐵心片屬于中型尺寸零件，料厚 0.35mm，外形較簡單，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。 4沖孔的工藝性：φ7mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔工藝。此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般級進沖壓的經濟精度要求。3 排樣設計3.1確定零件的排樣方案設計模具時，條料的排樣很重要。鐵心片外形輪廓較簡單，采用單列直排即可，材料利用率較高。圖 2 條料的排樣3.2條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為工件間 a=2.8mm 和側面 a1=3.0mm。條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，由b-Δ =〔D max+2a+c1〕 0- ΔD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側搭邊值c1—導料銷與最寬條料之間的間隙取 0.5mm代入數(shù)據計算，取得條料寬度為 111.5mm。 5導尺間距離的計算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據計算得導尺間距離為 112 mm。材料利用率的計算：不考慮原材料的尺寸及料頭料尾： = ?%10?BsnA式中 A—一個沖裁件的面積 mm2;n—一個進距內的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度 mm; s—進距 mm得 = =47.1%?%108.7515620??4 工藝方案的確定鐵心片零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單模分三次加工，即落料—沖孔方案二：沖孔落料復合模。方案三：沖孔落料級進模。 采用方案一，生產率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產，方案二和三更具有優(yōu)越性。 6級進模模具制造難度大，并且凸凹模的壁厚大于最小壁厚，因此選用復合模更為合理。5 模具結構形式的選擇與確定1）正倒裝結構：根據上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，采用正裝結構，即凸凹模安排在上模。2）送料方式：采用手動送料方式。3）定位裝置：條料送進由導料尺進行導向，由固定擋料銷定位。4）導向方式：為確保零件的質量及穩(wěn)定性，選用滑動導柱、導套導向。由于已經采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導向均勻性，采用中間導柱模架。5）卸料方式：本模具采用正裝結構，工件留在凹模板孔洞中，由頂件塊頂出；包在落料凸模上的廢料由彈性卸料板刮下。 76 壓力中心的計算初選壓力機6.1沖裁工序總力的計算由工件結構和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖孔的力 P1，落外型料的力 P2；卸廢料的力 FX 和頂件的力 FD；考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：P=KLtτ﹝1﹞式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強度 (MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。 8上式中抗剪強度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查得硅鋼的 σ b=375—460Mpa，取 450 Mpa。沖裁力 F=P1+P2=（75+60+151+25+60+25+60+15+75+105+2 ×7×3.14）×0.35×450=101.4kN推件力 FX=KXFKX—卸件力系數(shù),由手冊查得 Kt=0.055F—沖裁力得 FX=5.58KNFD=KDF得 FD =8.1KN工序總力 P 總 =F+FX+FD=115.1KN。壓力機公稱壓力必須大于等于 P 總。6.2初選壓力機查文獻[3]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 J23-16 和Ｊ23-25，見表一。表一 所選擇壓力機的相關參數(shù)型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 工作臺尺寸/mm 滑塊底面尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調節(jié)量/mmJ23-25 250 65 270 560×370 130×260 30 55J23-16 160 55 220 450×300 220×110 25 456.3壓力中心的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 9使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。沖孔凸模的壓力中心，為復雜凸模模具壓力中心，因此壓力中心的計算步驟如下①、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖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,….. y12和到 y-y 軸的距離 x1, x2, x3, ……….x12, 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= 12.321lxll?=52.5mm到 x-x 軸的距離y0= =35.5mm12.321lyll?⑤、由于其余二個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為圖 3 計算壓力中心到 y-y 軸的距離 x0= = =52.5mm213llx?607214.35.2.957. ????到 x-x 軸的距離y0= = =33.6mm321lly?604. .157.?7 模具主要零件的設計與標準化7.1 工作零部件的計算由于制件孔為圓形孔結構簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法 10制作沖孔凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。 查取Zmax=0.05mm，Z min=0.02mm 制件孔尺寸為 φ7 0+0.36mm;沖孔時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸 dT=（dmin+ x△） 0-δT凹模尺寸 dA=(dT+Zmin) 0+δAδT =0.4（ ZMAX- Zmin） =0.012δA=0.6 （ ZMAX- Zmin）=0.018式中 dA dT——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)， IT14 級時 x=0.5。Z——雙面間隙，mm△——工件公差 mmδ——凸模和凹模的制造公差，mmdT=7.180-0.012 dA=7.200+0.018制件外形為復雜形狀，所以利用凸凹模配作法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求。采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，首先是根據凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計算公式計算。a、凸模磨損后會增大的尺寸，第一類尺寸 A第一類尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凸模磨損后會減小的尺寸，第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(B min+x△) 0-0.25△c、凸模磨損后會保持不變的尺寸，第三類尺寸 C第三類尺寸：C j=(Cmin+0.5△)± 0.125△第一類尺寸有：75 0-0.74 67.50-0.74 150-0.43 250-0.52 1050-0.87(75-0.5×0.74)0+0.25×0.74 =74.630+0.185 ; (67-0.5×0.74)0+0.25×0.74 =67.130+0.185 ; (15-0.5×0.43)0+0.25×0.43=14.7850+0.1075;(25-0.5×0.52)0+0.25×0.52=24.740+0.13;(105-0.5×0.87)0+0.25×0.87=104.5650+0.2175;第二類尺寸有：25 0+0.52 (25+0.5×0.52)0-0.25×0.52=25.260-0.13;第三類尺寸有：60 0-0.74 (60-0.74+0.5×0.74)±0.125×0.74=59.63±0.092落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是74.63mm，67.13mm，14.785mm，24.74mm,104.565mm,25.26mm,59.63mm 不必標注公差，但要在技術條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.02mm。7.1.1 工作零部件的設計與標準化沖孔凸模，采用階梯形結構以增加剛度，其高度由固定板高度和凹模板高度決定。凸模長度一般是根據結構上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：L=h1+h2 11式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—凹模板高度，mm落料凹模板裝于下模座上，采用鑲拼結構。由于凹模受力復雜，凹模板高度可按經驗公式計算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹模孔的最大寬度，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.25凹模高度 H=KB=27.9mm 取 30mm凹模壁厚 C=（1.5—2）H 取 50mm 根據上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板，靠標準圓整為250×200×30（ JB/T7643.1——1994）沖孔凸模的設計：采用階梯形結構以增加剛度，凸模長可按下式計算：L=h1+h2 凸模固定板高h1=(1—1.5)D凹模板的高 h2=(0.6—0.8)H0其中： h1為固定板厚度取15 mm，h2凹模板厚度為30mm。所以：L=30+15=45 mm 凸模固定板材料可用 45 鋼，結構形式和尺寸規(guī)格見手冊查得 250×200×15 （JB/T7643.2 —1994）外形及尺寸如圖示圖 4凸凹模的尺寸確定 凸凹模在上模座，查得凸凹模最小壁厚要求 1.4 mm，能滿足最小壁厚要求。凸凹模高 h=h1+h2+ h3h1——卸料板高h2——固定板高 12h3——彈性元件高彈性卸料板裝在上模座取高度取 12，凸臺高取（3—5）mm 250×200×12 與凸凹模間隙為（0.1—0.2）結構如圖:圖 5固定板高度查取 28，靠標準為 250×200×28 其結構如圖 13圖 6彈性元件的選擇 PX=KP式中 K——系數(shù)取 0.055P——沖裁力P X=5.58KN單個橡膠的力 P1 =5.58/n=2.79KN，n—橡膠個數(shù)取 2選擇的橡膠 D×d×H=32×10.5×20（JB/T7650.9 —1994）凸臺及高出高度 5mm凸凹模高度設計為：h=h1+h2+h3=12+28+20+5=65mm 其結構如圖 14圖 7墊板高度查取 10，靠標準為 250×200×10 其結構如圖 15圖 87.2定位裝置的設計與標準化7.2.1 固定擋料銷的設計與標準化固定擋料銷的設計根據標準件，選用此擋料銷如圖 12圖 9 固定擋料銷的結構選用直徑 φ8mm，h=4mm 材料為:45 鋼 A 型固定擋料銷。A8 JB/T7649.10 技術條件按（JB/T7653—1994）規(guī)定。 167.2.2 導料尺的設計與標準化圖 10 導料尺7.3標準模架的選取由凹模周界可以選取標準模架。凹模周界Ｌ＝250mm,B=200mm,材料為 HT200,0I 級精度的中間導柱模架 GB/T2851.1導柱標記：GB/T2861.1 32×190導套標記：GB/T2861.6 32×100×38上模座標記：250×200×45 GB/T2855.5下模座標記：250×200×50 GB/T2855.6模柄標記：A40? 100 JB/T 7646.1模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結構如圖 17 所示。模柄孔 40mm 17圖 11 壓入式的模柄聯(lián)接件的選用與標準化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。內六角螺釘標記：35 鋼 M8?65 GB70—85圓柱銷釘標記：35 鋼 6?65 GB 119—86 ?螺釘標記：35 鋼 M8?30 GB68—76（JB/T7650.6—1994）8 沖孔落料復合模總裝圖前面各節(jié)已經設計好了鐵心片沖孔落料復合模各零件，根據前面的設計，總裝圖如圖。圖 12 沖孔落料復合?？傃b圖模具按圖紙技術要求加工與裝配后，必須在符合實際生產條件的環(huán)境中進行試沖壓 18生產，通過試沖發(fā)現(xiàn)模具設計與制造上的缺陷，找出生產原因，對模具進行適當?shù)恼{整和修理后再進行試沖，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產使用。模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉和高度和開啟高度。導柱、導套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、可靠。刃口鋒利，間隙要均勻。定位要準確、可靠。卸料及出件要暢通，不能出現(xiàn)卡住現(xiàn)象?？偨Y語通過這次畢業(yè)設計使我從新系統(tǒng)的復習了所學的專業(yè)知識同時也鞏固了先前學到的知識，同時感觸最深的是，所學知識只有在應用中才能在更深刻理解和長時間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了清楚的認識。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、公差配合與技術測量、塑料模具設計與制造等有了更深刻的理解，使制造的模具既能滿足使用要求有不浪費材料，保證了工件的經濟性，設計的合理性。通過塑料模手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應用手冊等了解到許多原來未知的知識。這次畢業(yè)設計是對我三年來學習的一次測驗，也是我踏入社會前的一次總演習。在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定大有益處此次設計為較為簡單的復合模具，復合模具生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對 19位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小。但復合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。復合模主要用于生產批量大、精度要求高的沖裁件。致謝畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，從一拿到設計課題后我就開始積極籌備設計資料了。我在圖書館中翻閱了大量與課題有關的資料文獻同時也在網上進行了廣泛的搜索與獵攝?？梢哉f，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。由于目前本人水平有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，深探問題，一步步提高了自己，也一步步完善了自己。同時汲取了更完整的專業(yè)系統(tǒng)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，磨練了我的意志，這都使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定會大有益處的,總的來說我還是要感謝這次畢業(yè)設計的，它讓我懂得了很多很多。最后，再一次感謝各位老師在這一段時間曾給予過我的無私幫助和指導，并向你們表達深深的敬意，以后我進入社會后一定努力工作，絕不辜負你們給予我的教誨和對我寄予的殷切厚望！ 20 21參考文獻[1]楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊[ M].機械工業(yè)出版社，2005,1[2]郝濱海編著.沖壓模具簡明設計手冊[ M].化學工業(yè)出版社，2005[3]中國機床總公司編著.全國機床產品供貨目錄.機械工業(yè)出版社，2002,6[4]肖祥芷、王孝培. 中國模具設計大典第 3 卷[ M].江西科學教育出版社[5]王孝培 .實用沖壓技術手冊［J］.機械工業(yè)出版社 2001[6]陳錫棟、周小玉. 實用模具技術.機械工業(yè)出版社 2002,1[7]許發(fā)越 .沖模標準件［J］.機械工業(yè)出版社 1997