法蘭盤沖壓成形工藝與模具設計,法蘭盤沖壓成形工藝與模具設計,法蘭盤,沖壓,成形,工藝,模具設計 說明書 1 緒論 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快。使模具的需要補斷增加。而對模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術(shù)在國民經(jīng)濟中的作用越來越顯得更為重要。 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。 雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應求，其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。 中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構(gòu)的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進、多功能復合模具和復合加工及激光技術(shù)在模具設計制造上的應用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。 本次設計題目“法蘭盤沖壓工藝與模具設計”。該模具在成形時，工藝上較復雜需設計多套模具。本說明書將分項闡述沖孔落料復合模和翻孔模具設計的全過程。 由于本人設計水平有限，錯誤的不妥之處在所難免，肯請老師批評指正。 畢業(yè)設計題目 圖1零件圖 本次畢業(yè)設計題目為法蘭盤零件沖壓模具設計，如上圖所示。 材料：鋼帶08F 厚度：1mm 生產(chǎn)數(shù)量：大批量生產(chǎn) 2工藝分析 根據(jù)零件圖對沖壓件從零件形狀，表面質(zhì)量，精度要求，材料的沖壓工藝進行分析。外形形狀：本制件形狀呈三角形，形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，無尖角，在三個角處有較大的圓弧過渡。沖裁時應先下一個圓形的坯料，因為異形的凸模不宜加工，而且制件的質(zhì)量不容易保證，制件的最終形狀可在后續(xù)的工序中通過切邊完成最終的形狀。精度要求：法蘭盤的主要作用是連接和傳動。考慮到用途方面，其精度要求不高，未注公差按IT12制造即可。表面質(zhì)量：制件的外形可通過落料獲得，一般落料件精度低于IT10級，而料厚不大于3mm的沖裁件粗糙度一般保證在Ra12.5以下。材料沖壓工藝性：材料采用08F，其具有較好的工藝性，強度、硬度、塑性、韌性高，利于翻邊工藝，不易出現(xiàn)邊緣破裂。此零件翻邊時無特殊要求，可減小模具復雜程度，精度要求。 ?14凸緣由沖壓毛坯圓孔內(nèi)空翻邊而成，此工序前為沖孔。在此模具設計過程中，注意零件凸緣厚度和翻孔前厚度的不同，因而模具設計時考慮凸凹模的間隙，還需注意零件過渡處圓弧過渡（與毛坯材料厚度有關）。另外該制件較小，設計模具時，考慮退料的安全與方便，加工該零件為一次成型，故模具的結(jié)構(gòu)不復雜。 對于圓孔翻邊其工藝性應滿足以下要求： 翻邊高度H≥1.5r 圓角半徑r≥1+1.5r 凸緣寬度B≥H  3工藝方案的確定 該零件結(jié)構(gòu)簡單并且對稱，所以對模具的結(jié)構(gòu)設計要求并不高，通過對零件的工藝分析可知其加工的基本工序：落料沖孔—翻邊—校形—沖三個小孔—落三角形料—修邊。對于落料沖孔工序有三種模具設計方案，其特點比較如下： 表1模具特點比較 比較項目 單工序模 復合模 級進模 沖件精度 較低 高 一般 生產(chǎn)效率 較低 較高 高 生產(chǎn)批量 適合大、中、小批量 大批量 大批量 模具復雜程度 較易 較復雜 復雜 模具成本 較低 較高 高 模具制造精度 較低 較高 高 模具制造周期 較快 較長 長 模具外形尺寸 較小 中等 較大 沖壓設備能力 較小 中等 較大 工作條件 一般 較好 好 采用單工序模時，則需要的模具數(shù)目較多，誤差積累較大影響精度，生產(chǎn)效率太低，對工人的操作非常不便，所以方案一不合理。若采用級進模則模具加工制造難度較大，模具精度高，維修不便。采用復合模制沖件時，由于這個工件結(jié)構(gòu)不太復雜而且對稱，模具加工的難度不大，成本不高且易保證精度，操作也方便，安全性好，所以綜合考慮，采用復合模結(jié)構(gòu)設計。 翻孔工序的制件毛坯為圓形墊片形狀，由于該制件簡單，且毛坯為沖壓成型件，在該模具中只需完成翻孔工藝，所以只需采用一套簡單的單工序翻孔模即可。 4主要設計尺寸的計算 4.1翻邊高度校核 在制件成型過程中需要進行翻邊，所以要現(xiàn)對制件的翻邊高度進行校核，檢驗翻遍高度是否可一次成形。 翻空時需要先加工出預制孔，可根據(jù)尺寸D計算出預制孔d，再核算其高度。（D為材料中性層的直徑） 根據(jù)彎曲的中性層曲率半徑計算公式（ρ=xt+r）近似估算出D的尺寸大小。 Ρ=xt+r （2-1） =1×0.8+0.5 =0.88 X 可查中性層位移系數(shù)表 由此，可得出D=15.24mm 根據(jù)求預制孔直徑公式：d=D-2H-0.43r-0.72t（2-2） =15.24-2（4-0.43×0.5-0.72×1） =9.11mm 根據(jù)d/t查表選取Kmin=0.5 在根據(jù)公式：H=D21-Kmin+0.43r+0.72t（2-3） =15.24/2×0.5+0.43×0.5+0.72×1 =4.745mm 由此判斷可以經(jīng)過一次翻邊工藝達到翻空要求。 4.2排樣與材料利用率計算 4.2.1毛坯尺寸計算 制件的形狀為異性，若直接通過落料獲得不僅制件的精度不易保證，且凸模加工難度較大。所以先落圓形的毛坯，考慮到最終制件的質(zhì)量，在落料時增加2mm的修邊余量。由零件圖可確定毛坯直徑D=34mm。 4.2.2排樣搭邊的設計 沖裁件材料費用占總成本60%以上，所以應該在不影響之間使用性能前提下提高材料利用率，此外排樣的設計應使工人便于操作，降低勞動強度，使模具結(jié)構(gòu)簡單?？紤]到毛坯的形狀，排樣方式采用直排。 4.2.3搭邊值的確定 圖2排樣圖 為了確保沖裁件質(zhì)量，排樣中各工件與料邊之間、工件與工件之間留下的余量，搭邊的作用從以下幾方面考慮：補償誤差作用；使凸凹模刃口雙邊受力；增加調(diào)料剛度，方便條料送進。 查有關表得搭邊值 沿送進方向搭邊a1=0.8mm側(cè)向搭邊a=1mm 則進料步距A=D+a1=34+0.8=34.8mm 條料寬度B=D+2a=34+2×1=36mm 材料利用率η=S1AB×100%=67.23% 4.3工藝力的計算 落料力： F落=kLtτb（2-4） =1.3×3.14×34×1×300 =41636.4N τb材料抗剪強度查表τb=300MPa 沖孔力： F沖=kLtτb（2-5） =1.3×3.14×9.11×1×300 =11156.106N 卸料力： F卸=K卸F落（2-6） =0.05×41636.4 =2081.82N K卸可通過查表獲得 頂件力： F頂=K頂F沖（2-7） =0.06×11156.106 =669.37N K頂可通過查表獲得 翻邊力： F翻=1.1πD-dtσs（3-5） =1.1×3.14×（15.24-9.11）×1×180 =3811.14N 卸料力： F卸=K卸F落（3-6） =0.05×3811.14 =190.56N K卸可通過查表獲得 表2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)表 料厚t/mm Kx Kt Kd 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~0.25 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 注：對于表中的數(shù)據(jù),厚的材料取小值，薄材料取大值。 總工藝力計算： F總=F卸+F頂+F沖+F落（2-8） =2081.82+669.37+11156.106+41636.4 =55543.696N 4.4復合模工作零件刃口尺寸計算 落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固計算凸模與凹模刃口尺寸時，應按落料與沖孔兩種情況分別進行。由此，在確定模具刃口尺寸及其制造公差時，需遵循以下原則： （I）落料時以凹模尺寸為基準，即先確定凹模刃口尺寸；考慮到凹模刃口尺寸在使用過程中因磨損而增大，固落料件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙；? （II）沖孔時以凸模尺寸為基準，即先確定凸模刃口尺寸，考慮到凸模尺寸在使用過程中因磨損而減小，固沖孔件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸，而沖孔凹模的基本尺寸則按凸模基本尺寸加最小初始間隙；? （III）凸模與凹模的制造公差，根據(jù)工件的要求而定，一般取比工件精度高2~3級的精度，考慮到凹模比凸模的加工稍難，凹模比凸模低一級。 所使用材料08F鋼，料厚為1mm可查表，可得Zmin=0.05mm Zmax=0.07mm 根據(jù)公式 δA=0.6Zmax-Zmin=0.6×0.07-0.05=0.012 δT.=0.4Zmax-Zmin=0.4×0.07-0.05=0.008 使用判別式判定凸凹模制造方法： δA+δT.=Zmax-Zmin=0.02 所以采用分別制造法。 工件內(nèi)空尺寸計算按沖孔件計算，基刃為凸模，首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；然后將凸模尺寸增大到最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 根據(jù)工件公差，通過查表可知磨損系數(shù)x=0.5 沖孔凸模尺寸計算 d凸=dmin+x?-δ凸0=（9.11+0.5×0.3）-0.008 0=9.26-0.008 0mm d凹=d凸+Zmin 0+δ凹=（9.26+0.05） 0+0.012=9.31 0+0.012mm 落料時，以凹模為設計基準，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；然后將凹模尺寸減小到最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 D凹=Dmax-x? 0+δ凹=（34-0.5×0.4） 0+0.012=33.8 0+0.012mm D凸=D凹-Zmin+δ凸0=（33.8-0.05）-0.008 0=33.75-0.008 0mm 4.5翻邊模凸凹模間隙大小及凹模的工作尺寸計算 （1）由于翻空時，毛坯孔壁由厚變薄，同時還要保證翻孔凸緣挺直，故凸模與凹模之間的單邊間隙Z應小于材料厚度，查表可取的凸凹模單邊間隙：Z=0.85t 表4 翻邊時凸凹模單邊間隙 坯料厚度 0.3 0.5 0.7 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 平板毛坯翻邊 0.25 0.45 0.6 0.7 0.85 1.0 1.3 1.7 拉伸后翻邊 — — — 0.6 0.75 0.9 1.1 1.5 （2）凸模的工作尺寸及公差由于在翻孔過程中存在回彈現(xiàn)象，即翻孔位置的孔徑比凸模的外徑尺寸小，故為保證孔尺寸，凸、凹模按照孔的尺寸的偏差加工。由于制件精度采用IT13級，故凸模制造公差采用IT8級。當翻邊時內(nèi)孔有尺寸精度要求時，尺寸精度有凸模保證。此時，按下列公式計算凸，凹模尺寸: Dp=(D0+?)-δp 0（3-4） =14+0.36-0.027 0 =14.36-0.027 0mm 式中 Dp——凸模直徑 δp——凸模公差 D0——孔最小內(nèi)徑 ?——孔內(nèi)徑公差 4.6壓力中心的確定與壓力設備的預選 為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線重合，否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量，降低模具壽命甚至損壞模具。該零件首先沖裁時為圓形的結(jié)構(gòu)對稱件，其壓力中心位于零件輪廓圓形的幾何中心上。 根據(jù)工藝力預選沖壓設備為J23─6.3。 5設計選用模具零、部件 5.1復合模結(jié)構(gòu)設計 5.1.1復合模結(jié)構(gòu)的選取 表3模具特點對比 比較項目 倒裝復合模 正裝復合模 出件方式 采用頂桿、打桿自上模推出，下落到模具工作面上 采用彈頂器自下模頂出之模具工作面上 沖裁件的平整度 較差 較好 廢料排出 廢料在凸模內(nèi)積聚到一定程度后便從下模的漏料孔排出 廢料不在凸凹模內(nèi)積聚 凸凹模的強度和壽命 凸凹模承受張力太大，凸凹模的最小壁厚應嚴格控制否則會脹裂 受力情況比倒裝復合模好，但凸凹模的內(nèi)形尺寸易磨損增大，壁厚可比倒裝的薄 生產(chǎn)操作 廢料自漏料孔排出，有利于清理模具的工作面，生產(chǎn)操作安全 廢料自上而下?lián)袈洌凸ぜ黄饏R聚在模具工作面上，對操作不利 適應性 沖裁件平整度要求不高，凸凹模強度足夠時才能采用，凸凹模尺寸較大時，可直接固定在下模上 適用于薄料的生產(chǎn)，平整度要求較高，以及壁厚較小，強度較差的凸凹模 首先已經(jīng)確定這是一套復合模，分析零件結(jié)構(gòu)可知，該工序所完成后的制件形狀是一個簡單的圓形，最大的直徑可直接通過落料獲得，內(nèi)部的孔可通過沖孔工藝得到。最終通過比較采用正裝式復合模。 5.1.2凹模的選取 凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法：凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和通過用螺釘、銷釘固定在凹模固定板內(nèi)，其螺釘與銷釘與凹模孔壁間距不能太小否則會影響模具強度和壽命。該模具的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式凹模。 凹模的厚度 H=ks（2-8） K——厚度系數(shù) S——垂直于送料方向的凹模刃口間最大距離 K系數(shù)值可通過查相關系數(shù)表獲得 根據(jù)公式H=13.6mm 凹模形狀的確定：首次制造時，制件的坯料為圓形，考慮到加工制造方便凹模的形狀采用圓形標準件。 凹模壁厚： C=1.5~2H（2-9） =1.5~2×13.6 =（20.4~27.2）mm 由此凹模的直徑大致為（64.2~71.2）mm。 根據(jù)計算的凹模輪廓尺寸，選取與計算相近的標準凹模輪廓尺寸為 D=?80mm H=14mm 凹模材料和技術(shù)要求：凹模的材料選用T10A。工件淬硬至HRC58~62.外角輪廓要倒鈍 5.1.3固定板的選取 固定板的外形通常為矩形或圓形，平面尺寸應與相應的模具凸模或凹模尺寸一致，凸模和一般鋼制凹模與固定板選用H7/n6或H7/m6配合。壓入固定板后應將底面與固定板一起磨平。 作用：固定小型的凸模、凹模和凸凹模 安裝：與凸?；虬寄＿^渡配合H7m6，壓裝后磨平并與型孔中心線垂直。 外形：與凹模外形一致 厚度：對于常用的沖壓模固定板厚度一般為20~30mm 材料：45鋼 熱處理：硬度43~48HRC 凸凹模固定板的厚度設計尺寸：該制件尺寸較小選用較小的厚度即可 取H凸凹=20mm 對于沖孔凸模固定板厚度設計尺寸可用公式： H凸=1~1.5D凸（2-10） 式中D凸為凸模固定部分直徑 由此H凸=1~1.5×17=（17~25.5）mm 凸凹模固定板尺寸：D=?80 mmH凸凹=20mm 沖孔凸模固定板尺寸：D=?80 mmH凸=17mm 圖3凸凹模固定板 5.1.4彈性卸料板的選取 特點：兼卸料與壓料作用，沖件質(zhì)量好，平直度較高，位置安裝在凸模一側(cè)。 尺寸設計：卸料板的外輪廓尺寸與凹模一致，為了不因卸料力過大而造成卸料板彎曲變形，厚度可通過查表可知卸料板最小厚度為6mm，此處取H彈=10mm。模具在開啟狀態(tài)下，卸料板應高出模具工作零件刃口0.5~1mm，以便順利卸料。如果彈性卸料板不對凸模起導向作用，其與凸模單邊間隙可根據(jù)沖裁板厚確定，一般取0.2~0.5mm，此處取單邊間隙0.2mm。 材料：45鋼 熱處理：38~42HRC 圖4彈性卸料板 5.1.5凸凹模設計 為了保證強度、剛度及便于加工與裝配，將凸模設計成階梯形。小端圓柱部分是具有鋒利刃口的工作部分，中間圓柱部分是安裝部分，尾部臺肩是為了保證卸料時凸模不致被拉出。 凸凹模長度計算 凸模的長度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的。? 采用彈性卸料時，凸模長度按公式 L=h1+h2+t+h（2-11） 式中? L——凸凹模長度，mm?? h1——凸凹模固定板厚度，mm h2——卸料板厚度，mm???? t——料厚度 h——附加長度，通常取15~20mm 由此設計出凸凹模總長度L=20+10+1+16=47mm 材料：T10A 熱處理：60~64HRC 圖5凸凹模 5.1.6沖孔凸模 沖孔土木的長度應為土木固定板和凹模厚度之和，在結(jié)構(gòu)設計上，為了使凸模保持一定的強度將其設計成階梯狀，使其在沖裁時不會折斷。 材料：T10A 熱處理：54~58HRC 圖6沖孔凸模 5.1.7墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力。以降低模座所受的單位壓力，避免壓出陷痕，本模具利用壓力機打桿推件，上模座局部挖空需采用墊板支撐。墊板厚度取6mm，外形尺寸與凹模相同。 材料45鋼 圖7墊板 5.1.8模柄的選取 作用：模柄的作用是使模具的中心線與壓力機的中心線重合并把沖壓模具上模部分零件固定在壓力機滑塊上。 中小型模具通過模柄固定在壓力機的滑塊上。模柄的結(jié)構(gòu)形式較多，本模具采用旋入式模柄，通過螺紋與上模座連接，并加螺釘防止松動。特點是垂直精度較差。 查表可選標準件：JB/T 7646.2 緊定螺釘?shù)倪x取可查表選擇：GB/T 71—1985 5.1.9上、下模座的選取 上、下模座要承受和傳遞沖壓力，所以應有足夠強度和剛度。剛度不足，將影響沖模壽命。因此模座應有足夠厚度。鑄造模座需經(jīng)時效處理，下模座外形尺寸每邊應至少超過壓力機臺面孔邊約50mm。 模座分帶導柱和不帶導柱兩種。帶導柱一種已經(jīng)標準化。一般根據(jù)凹模、定位和卸料裝置等平面布置，來選擇模座的形狀和尺寸。模座形狀可選圓形或矩形的。模座外形尺寸應比凹模相應尺寸大40~70mm。模座厚度取凹模厚度1~1.5倍。 因為凹模采用的為圓形標準凹模，選擇模座時采用國標 5.1.10彈性元件橡膠的選取 使用數(shù)量1個，材料為澆注型聚氨酯彈性體，邵氏硬度80±5 相關計算： 由公式計算橡膠的高度 H=h/（0.25~0.3）（2-12） H——橡膠自由狀態(tài)下的高度 h——橡膠的工作行程，其值為卸料板或推件塊，壓邊圈等的工作行程與修模量或調(diào)整量（4~6）之和再加1 卸料板工作行程: h工=h1+h2+t（2-13） 式中：h1——凸模進入卸料板的距離 h2——凸模進入凹模的深度 t——料厚 由此得：h工=1+1+1=3mm 橡膠工作行程： H工=h工+h修（2-14） h修為凸模修模余量取4mm H工=3+4=7mm 橡膠的工作高度取自由高度的25%，由此得橡膠自由高度： H自由=4×7=28mm 其壓縮量為36%，橡膠不會因壓縮量過大而失去彈性。 5.1.12頂件塊 頂件塊的動力來源于模具底部的彈頂器，從而達到頂出制件的目的。 當沖裁件內(nèi)形尺寸較小，外形形狀比較簡單，頂件塊外形與凹模間隙配合，按H8/f8，頂件塊與凸模為非配合關系； 當沖裁件的內(nèi)形尺寸較大，外形形狀相對復雜，頂件塊內(nèi)形與凸模為間隙配合，按H8/f8，外形與凹模為非配合關系 該沖裁件結(jié)構(gòu)尺寸簡單，使推件塊外形與凹模采用間隙配合。 尺寸設計： 圖8頂件塊 5.1.13支撐板 支撐板主要用來為推件塊提供活動的空間，從而使推件塊達到卸料的目的。其外輪廓尺寸與凹模一致，厚度視頂件塊的要求而定。H支=6mm 圖9支撐板 5.1.14卸料螺釘 卸料螺釘?shù)男问竭x用在模座上加工出沉孔的形式。若采用模座設計為通孔的形式，雖然很容易保證卸料板與模座平行，但在卸料過程中，凸模固定板的連接螺釘將反復承受拉力作用，不宜采用。 卸料螺釘有圓柱頭卸料螺釘和圓柱頭內(nèi)六角螺釘，常用圓柱頭內(nèi)六角螺釘。 根據(jù)模具的需要選擇M8,L=50mm的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘： 卸料螺釘：M8×50 GB/T7650.6-1994 5.1.15擋料銷、導料銷 定位零件分兩類：一類是在送料方向垂直方向定位，即送料導向，另一類是要送料方向上定位用來控制送料進距。本套模具中導料裝置和擋料裝置均采用銷釘?shù)男问?，擋料銷放置位置與送料方向一致，根據(jù)模具的需要直徑d=6mm，其銷頭的高度為3mm的A型固定擋料銷：A6×8 JB/T 7649.10 材料：45鋼。導料銷則在條料送進時起到了導向作用，按照送料習慣，一般將其安裝在條料的右側(cè)。導料銷直徑采用?6即可。 5.1.16推料機構(gòu)構(gòu)的設計 由于模具采用的是正裝復合模，上模部分需要剛性打料機構(gòu)將廢料打出，其包括打桿、推板、推桿。在模具裝配時在模板的相應位置以及凸凹模上開設孔槽，使其具有活動的空間。 打桿：根據(jù)國標采用JB/T7653—1994，材料：45，熱處理：43~45HRC 推板：根據(jù)國標JB/T 7650.4—1994，采用A型推板。厚度：在中小型模具中厚度一般為5~10mm，這里取5mm，材料：45，熱處理：43~45HRC。 5.1.17模架的選用 模具選用中間導柱標準模架，送料方向為從前向后送料。 導套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6);導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合（H7/r6)。導柱、導套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按H6/h5配合，沖裁間隙大的一般按H7/h6配合。導柱、導套一般選用20鋼制造，為了增加表面硬度和耐磨性，應進行表面滲碳處理，滲碳后的淬火硬度為58～6。 為了防止安裝時將模具裝反，在選擇導柱時采用兩個導柱的直徑并不一樣。 導柱d/mm×L/mm?20×130mm ?18×130mm 導套d/mm×L/mm×H/mm?20×65×23mm ?18×65×23mm 上模座D0/mm×H/mm80mm×25mm 下模座D0/mm×H/mm 80mm×30mm 5.1.18壓力機的選擇 選擇型號為J23─10的開式雙柱可傾壓力機能滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：100 滑塊行程：45 最大閉合高度：180 工作臺尺寸（前后×左右）：240×370 工作臺孔尺寸（前后×左右×直徑）：130×200×170 墊板尺寸（厚度×孔徑）：35×170 模柄孔尺寸：30×55 床身最大可傾角：35° 滑塊行程次數(shù)：145 5.1.19公稱壓力校核 公稱壓力的大小表示壓力機本身能夠承受沖擊的大小。沖壓工序中的沖壓力的大小應小于壓力機的沖壓力，一般沖裁時壓力機的噸位應比計算出的沖壓力大30%作用。因為總工藝壓力為55543.696N，壓力機的公稱壓力F公稱必須大于等于F總，所以滿足要求。 5.1.20工作臺面的校核 工作臺面長、寬尺寸應大于模具下模座尺寸，并每邊留出60～100，以便于安裝固定模具用的螺栓、墊鐵和壓板。當制件或廢料下落時，工作臺面孔尺寸必須大于下落件的尺寸。可見工作臺面尺寸遠遠大于模座的尺寸，因此滿足要求。 閉合高度的校核 模具閉合高度：H閉=H上模+H墊+H凸凹模+H凹+H支+H凸固+H墊+H下模-H入 =25+7+47+14+6+17+7+30-1 =150mm 通過比較，顯然滿足條件。 5.1.21行程次數(shù)校核 行程次數(shù)即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)應根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)效率來考慮。因制件厚度較薄，應保證其平整度，壓力機的行程次數(shù)不宜太多，因此滿足要求。 5.1.22滑塊行程校核 滑塊行程長度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。選擇的壓力機的滑塊行程長度應保證毛坯能順利地放入模具和沖壓件能順利的從模具中取出，應使滑塊行程長度大于制件的2.5～3倍，制件的厚度為2mm，可見滿足滑塊行程長度遠遠大于制件厚度，所以滿足要求。 5.1.23.模具總裝圖  5.2翻邊模具設計 5.2.1模具結(jié)構(gòu)原理 模具類型：根據(jù)零件工藝方案分析，該零件簡單，僅需一個工序即可完成，故采用單工序模。 操作與定位方案：為降低模具成本，且該模具較簡單，零件尺寸較小，厚度較薄，故可采用手工送料，采用定位銷定位 卸料出件方式：考慮到零件的厚度較薄，制件簡單可采用彈性卸料板頂出方式卸料。 5.2.2凸、凹模的設計 翻邊與工件平面的圓角半徑r由凹模圓角半徑確定，根據(jù)零件圖的要求r=0.5mm，而根據(jù)設計要求：t<2mm，r=4~5t，所以制件需經(jīng)過一次校形后方可達到零件圖要求，由以凹模圓角半徑r=4mm，制件的外輪廓為圓形，在選用凹模時，選用標準圓形凹模即可，凹模結(jié)構(gòu)： 圖10翻孔凹模 凸模設計： 圖11翻孔凸模 由前計算可得凸模工作部分的直徑以及其制造精度，另外還要保證凸模工作表面粗糙度，其結(jié)構(gòu)設計： 5.2.3模架 模架是有上下模座以及導柱導套等構(gòu)成，他是模具的基本骨架，根據(jù)國標選取中間導柱式模架作為本次設計的基本模架，由凸凹模尺寸，根據(jù)GB/T 2851.6—1990，選取上下模座。導向零件對零件上下模座進行導向，提高模具的精度以及延長模具的壽命，標準導柱和導套的選取根據(jù)所選用的模座采用國標選取。 導柱d/mm×L/mm?18×130mm 導套d/mm×L/mm×H/mm?18×65×23mm 上模座D0/mm×H/mm80mm×25mm 下模座D0/mm×H/mm 80mm×30mm 5.2.4定位零件 定位零件使坯料在模具的凸凹模上有正確的位置。此模具的結(jié)構(gòu)簡單，制件為一個簡單的環(huán)形，因此定位裝置采用定位銷定位. 5.2.5卸料出件裝置 卸料出件裝置將沖模完成一次沖壓所得的零件從模具零件上卸下，此模具的卸料出件裝置選用彈性卸料板和橡膠。 彈性卸料板： 圖12彈性卸料板 5.2.6壓力機的選用與校核 壓力機的公稱壓力必須大于或等于總的工藝力。在翻孔工藝中壓力計只需克服翻孔力和卸料力即可。由此查國標選擇 公稱壓力：63 滑塊行程：35 最大閉合高度：150 工作臺尺寸（前后×左右）：200×310 工作臺孔尺寸（前后×左右×直徑）：110×160×140 墊板尺寸（厚度×孔徑）：35×170 模柄孔尺寸：30×55 床身最大可傾角：45° 滑塊行程次數(shù)：170 校核：因為總工藝壓力為3811.14N，壓力機的公稱壓力F公稱必須大于等于F總，所以滿足要求。行程次數(shù)即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)應根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)效率來考慮。因制件厚度較薄，應保證其平整度，壓力機的行程次數(shù)不宜太多，因此滿足要求。 5.2.7模具設計輔助程序 翻孔工藝的輔助工序：為保證翻孔過程的順利進行和提高零件的質(zhì)量和模具壽命，需安排一些輔助工序。 潤滑：翻孔過程中，毛坯與模具零件之間會產(chǎn)生很大的摩擦，它不僅使翻孔系數(shù)和翻孔力增加，而且還會損傷模具和制件表面，翻空時使用潤滑劑可以減少材料與模具之間的摩擦，降低毛坯變形阻力，冷卻工作表面，并可以保護零件表面不被損傷以及提高零件表面質(zhì)量。翻空時，將潤滑劑涂在制件與凹模接觸的一面。 5.2.8模具總裝圖  6設計總結(jié) 大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于冷沖模具、塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導老師的細心指導下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設計工作者應有的素質(zhì)。 設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正 致謝 首先感謝本人的導師翟德梅老師，他對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。翟德梅老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母校河南機電高等專科學校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 郝濱海主編.沖壓模具簡明設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005 [2] 周理主編.冷沖壓模設計指導教程與簡明手冊[M].長沙.中南大學出版社，2010 [3] 賈俐俐主編.沖壓工藝與模具設計[M].北京：人民郵電出版社，2008 [4]廖偉主編.沖模設計技法典型事例解析[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012 [5]原紅玲主編.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社.2008 [6]寇世瑤主編.機械制圖[M].北京：高等教育出版社.2011 29