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河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 沖三墊圈級進模具設計說明書 第一章 沖壓件工藝性分析 工件名稱：如圖1-1所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：A3（Q235） 材料厚度：2mm 圖1-1 圖1-1 1.1沖壓件工藝性分析 由圖1-1所示零件，形狀簡單，結構對稱。沖裁此工件只有沖孔和落料兩種工序。材料為A3，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，這三個墊圈結構簡單都是環(huán)行。在設計時要考慮凸模強度是否符合。工件的尺寸全部都是未注公差（自由公差）可看作IT14級。尺寸精度較低，普通沖裁完全能夠滿足要求。但由于這三個墊圈共中心線，所以它們的同心度要求較高。在模具設計時要考慮怎樣保證。 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案。 方案一：先沖孔后落料。采用單工序模生產(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-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結構簡單，但工序較多，需要四副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率高。工件同心度能夠得以保證。但小工件的壁厚只有2mm.，小于凸凹模許用最小壁厚4.9mm。﹝1﹞且模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時回影響沖壓速度，沖壓及不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便。工件精度也能滿足。但模具加工復雜，模具尺寸較大。通過對以上三種方案的分析比較，該件的沖壓方案采用方案三為佳。 第2章 排樣與沖壓力的設計與計 2.1 有關排樣的設計與計算 2.1.1排樣方式的確定及其計算 因為采用繼進模沖壓，所以首先要設計條料排樣圖?？紤]到墊圈為圓形，結構簡單，所以采用直排。排樣方式見圖2-2所示。搭邊值取a=1.5mm,側(cè)搭邊值a1=1.8mm。條料寬度為93.6mm,步距為91.5mm.一個步距的材料利用率為74%。（計算見表一） 表一 條料尺寸的相關計算 項目分類 項目 公式 結果 備注 條料尺寸的計算 沖裁件面積 6358.5 條料寬度 93.6 查表4-19，最小搭邊值無側(cè)壓裝置，條料與導料板間間隙 步距 91.5 一個步距內(nèi)條料利用率 74% 圖2-2 2.2 沖壓力的設計與計算 2.2.1沖壓力的計算 該模具采用級進模，擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關計算見表二。 表二 沖壓力的計算 項目 公式 結果 備注 沖裁力 226.08103 查表1.3.6[2] 卸料力 6.7824103 查表4-24， 推件力 33.912103 取表4-41（b）的凹模人口形式，刃口直壁部分 查表4-24， 沖壓工藝總力 266.7744103 彈性卸料，下出件 根據(jù)計算結果，沖壓設備擬選JH23-40。 第3章 確定模具的壓力中心 3.1確定模具的壓力中心 計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖3-3所示。在圖中將坐標系建立在圖標的對稱中心上，將沖裁輪廓按幾何圖形分解成L1~L4共4組基本線段。用解析法求的模具壓力中心C點坐標（41.32，0）有關計算見表三： 表三 壓力中心數(shù)據(jù)表 基本要素長度 各基本要素壓力中心的坐標值 -55.25 0 -45.75 0 45.75 0 55.25 0 合計602.88 24.24 0 圖3-3 由以上計算結果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小。為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心選在坐標原點O。若選用J23-24沖床，C點還在壓力機的模柄投影面積內(nèi)滿足要求。 第4章 工作零件刃口尺寸計算 4.1 計算凸模、凹模刃口部分尺寸 在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法以及模具裝配方法。結合該模具的特點，工作零件的形狀相對簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸摸固定板以及卸料板。這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算[2] 查表4-6得：=；= == 4.1.1 小墊圈凸、凹模刃口尺寸 由表4-15查得凸、凹模制造公差： 沖孔部分： 凸=； 凹= == 落料部分與沖孔部分尺寸在同一個范圍內(nèi)，所以都能滿足： 的條件 查表4-16的磨損系數(shù)x=0.5 落料： =mm 沖孔： 4.1.2中墊圈凸、凹模刃口尺寸 由表4-15查得凸、凹模的制造偏差： 滿足的條件。 查表4-16得，磨損系數(shù) 落料： 4.1.3大墊圈凸、凹模刃口尺寸 查表4-15得，凸、凹模制造公差： ； 滿足的條件。 落料部分： 第5章 卸料橡膠的設計 5.1卸料橡膠的設計 卸料橡膠的設計計算如下表四所示。選用的4塊橡膠板厚度必須一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表四 卸料橡膠的設計計算[3] 項目 公式 結果 備注 卸料板工作行程 為凸模凹進卸料板的深度；為凸模沖裁后進入凹模的深度 橡膠工作行程 凸模修磨量，取 橡膠自由高度 取為的 橡膠預壓縮量 一般取 每個橡膠承受載荷 選用4個圓筒形橡膠 橡膠外徑D 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑取 較核橡膠自由高度 滿足要求 橡膠安裝高度 / 第6章 模具總體設計 6.1模具類型的選擇 有沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進默。 6.2定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精確定距。而第一件的沖壓位置，因為條料長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。 6.3 卸料、出件方式的選擇 因為工件料厚2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料；有因為是級進模生產(chǎn)。所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 6.4 導向方式的選 為了提高模具壽命和沖件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整。該級進模采用對角導柱導套的導向方式。 第7章 主要零部件設計 7.1 凹模的結構設計 凹模采用整體凹模，凹模上的孔均采用線切割機床加工。安排凹模在模架上的位置時要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸可按下列公式計算。結構形式如圖4-4所示。 凹模厚度H的確定（按經(jīng)驗公式） 其中，為最大型孔的寬度尺寸，取；為系數(shù)，查沖壓手冊（表2-40），取0.28；則： 凹模壁厚： 取凹模厚度 凹模壁厚 凹模寬度的確定 凹模長度的確定 查模具標準應用手冊GB2858.2-81，依據(jù)設計尺寸，選擇凹模輪廓尺寸為： 圖4-4 7.2 沖孔凸模的結構設計 因為沖孔凸模的孔均為圓形，而且不屬于需要特別的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式。一方面加工簡單；另一方面便于安裝與更換。其中沖孔的凸模采用標準 ；沖、、的凸模其結構形式分別見圖5-5、6-6、7-7所示。 凸模長度計算： 其中取增加長度為，凸模固定板高度取凹模厚度的。 查有關標準取凸模長度 圖5-5 圖6-6 圖7-7 7.3 定位零件的設計 落料凸模下部設置三個導正銷，分別借用工件上、、的三孔作導正。因為凸模尺寸較大，所以采用中的第四種結構形式，有關計算如下： 孔凸模導正銷基本尺寸 （查表2-52，） 查表2-53，得 孔凸模導正銷基本尺寸 (查表2-53，) 查表2-53，得 孔凸模導正銷基本尺寸 （查表2-52，） 查表2-53，得 。 7.4 導料板的設計 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm。這樣就可以確定導料板的寬度了。導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40~45HRc，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導料板有關計算如下： 導料板長度： 導料板厚度查4-38得： 導料板內(nèi)側(cè)寬度： 則導料板寬度： 其中查表4-20，得；表4-19，得；表4-39得， 查標準導料板規(guī)格：（參見標準GB2865.5-81） 7.5 卸料部件的設計 7.5.1 卸料板的設計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同。查表7-7[5]得其厚度為28mm.卸料板采用45鋼制造，淬火硬度40~45HRc. 7.5.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm,螺紋部分為M1010mm,卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 7.6墊板的設計 查表7-7可得墊板厚度為10mm,其周界尺寸與凹模周界尺寸相同。 7.7 模架結構設計 查沖壓手冊GB/T2851.5-90。該模具采用對角導柱模架，這中模架的導柱在模具中間位置，沖壓是可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸為依據(jù)。選擇模架規(guī)格： 。 上模座： 下模座： 導柱分別為： （GB/T2861.1） 導套分別為： （GB/T2861.6） 上模座H上模取45mm,上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取21mm,下模座厚度H上模取50mm，則該模具閉合高度 式中：；L——凸模長度， H——凹模厚度， 凸模沖裁后進入凹模的深度， 可見，模具的閉合高度小于壓力機最大封閉高度，JH23-40滿足使用要求。 7.8 其他零部件的設計 落料凸模上的導正銷采用M8固定。 落料凸模上的導正銷才用M12固定。 卸料螺釘采用M12；上模座、墊板與凸模固定板采用M12，銷釘采用M8。 下模座、凹模與導料板的固定采用M12的螺釘，銷釘才用M8； 彈性擋料裝置采用824 GB2866.5-81，其中彈簧彈頂擋料銷才用824 GB2866.5-81；彈簧采用11030 GB2866.5-81。 始用擋料銷選用規(guī)格： JB/T7649.1-1994，始用擋料塊選用 JB/T7649.1，彈簧： GB/T2089，彈簧心柱： JB/T7649.2。 第8章 模具總裝圖 8.1 模具總裝圖 通過以上設計，可得到如圖8-8所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（4個）、凸模固定板以及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分有下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔和成品件均由漏料孔漏出。 條料送進采用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝有導正銷，利用條料上三孔作導正銷孔進行導正，以次作為條料送進的精確定距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷再做精確定距。 圖8-8 第9章 沖壓設備的選定 9.1 沖壓設備的選擇 通過較核，選擇開式壓力機JH23-40能夠滿足使用要求。其主要技術參數(shù)見下表五： 表五 JH23-40主要參數(shù)表 公稱壓力/KN 400 滑塊行程/mm 80 滑塊行程次數(shù)/次min-1 55 最大封閉高度/mm 330 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 65 立柱間距/mm 340 喉深/mm 250 工作臺尺寸/mm 460700 墊板尺寸/mm 65 模柄孔尺寸/mm 最大傾斜角 電動機公率/ 5.5 第10章 模具的裝配 10.1 模具的裝配 根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，在裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表六： 表六、沖三墊圈級進模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸、凹預配 ①裝配前仔細檢查個凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 ②將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換。 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的型孔中，并擠緊牢固。 3 裝配下模 ① 在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板； ② 在下模座、導料板，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； ③ 將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配上模 ① 在以裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； ② 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆孔鉸螺孔、銷孔； ③ 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； ④ 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝入橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm; ⑤ 復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； ⑥ 安裝導正銷； ⑦ 切紙檢查，合適后打入銷釘 第 ２３ 頁 共 23 頁