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石英表墊片級進模設計 摘 要 分析了石英表墊片沖壓工藝、和采用級進模生活的可行性，分析了排養(yǎng)圖、模具結構特點及其工藝過程。 級進模具的精度要求很高導向要求十分精確，在設計本副模具時遇到很大的阻力經(jīng)過對各方案的選擇和排除最終才選擇此方案。通過近三周的拼搏，本副級進模具設計終于完成。根據(jù)標準模架的選擇，制作凸凹模材料的選擇以及導向和送進精度的確定本模具所加工出的石英表墊片滿足要求，符合市場的需要。 關鍵詞：石英表墊片 排樣 級進模 Abstract The stamping process of the ()and the feasibility of making by propressive die were andlyzed,the layout design,the structure character of die and the working process were in troduced. Grade enter precision of mould expect very much and lead demanding to be very accurate, the obstruction that it is very great to meet while designing this pair of moulds is through and gets rid of and chooses this scheme to the choice of every scheme finally. Through the striving of nearly three weeks, this each enters mold design to finish at last. According to the choice of the standard mould shelf, choice , direction and quartz form iron core processed of a mould of sureness sent to the precision of making protruding concave mould material meet the demands, meet market's needs. Key words: Quartz table filling piece Row of type The level enters the mold 緒 論 沖壓是使板料經(jīng)分離或成行而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料進行加工。常溫下進行的板料沖壓加工成為冷沖壓。1.冷沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 模具是大批生產(chǎn)同行產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝設備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。 模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的軋制鋼板或鋼帶為坯料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。 目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成行工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設備每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件，高速壓力機的生產(chǎn)率已達到每分鐘數(shù)學百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計，飛機、汽車、拖拉機、電機、儀器、儀表等產(chǎn)品，有60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車、手表、洗衣機、電冰箱及電風扇等輕工產(chǎn)品，有90%左右的零件是用模具加工出來的；甚至于日用五金、餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來完成。顯而易見，模具作為一種專用的工藝設備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。 2.冷沖壓模具的發(fā)展和現(xiàn)狀 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19世紀，隨著軍火工業(yè)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展、模具開始得到廣泛使用。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、車、電子儀器、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術、蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進行列。20世紀50年代中期以前，模具設計多憑經(jīng)驗，參考已有圖紙和感性認識，根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對所設計模具零件的機械性能缺乏了解。從1955年到1965年，人們通過對模具主要零件的機械性能和受力狀況進行數(shù)學分析，對金屬塑性加工工藝及原理進行深入探討，使得沖壓技術得到速猛發(fā)展。在此期間歸納出的模具設計原則，使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、模具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域面貌一新，并向使用化的方向推進。進入20世紀70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率、高精度、高壽命的多功能自動模具。其代表是五十多個工位的級進模和十幾個工位的多工位傳遞模。在此期間，日本以“模具加工精度進入微米級”而占到了世界工業(yè)的最先列。從20世紀70年代中期至今，計算機逐漸進入模具生產(chǎn)的設計、制造、管理等各個領域；輔助進行零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模座尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設計、加工精度與復雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當前國際上計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)，以滿足復雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成行模擬技術的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，發(fā)展專家系統(tǒng)和智能CAD等。 我國模具工業(yè)是19世紀末20世紀初隨著軍火和鐘表業(yè)引進的壓力機發(fā)展起來的。從那時到20世紀50年代初，模具多采用作坊式生產(chǎn)，憑工人經(jīng)驗，用簡單的加工手段進行制造。在以后的幾十年中，隨著國民經(jīng)濟的大規(guī)模發(fā)展，模具業(yè)進步很快。當時我國大量引進蘇聯(lián)的圖紙、設備和先進經(jīng)驗，其水平不低于當時工業(yè)發(fā)達的國家。此后直到20世紀70年代末，由于錯過了世界經(jīng)濟發(fā)展的大浪潮，我國的模具業(yè)沒有跟上世界發(fā)展的步伐。20世紀80年代末，伴隨家電、輕工、汽車生產(chǎn)線模具的大量進口和模具國產(chǎn)化的呼聲日益高漲，我國先后引進了一批現(xiàn)代化的模具加工機床。在此基礎上，參照已有的進口模具，我國成功地復制了一批替代品，如汽車覆蓋件模具等。模具的國產(chǎn)化雖然使我國模具制造水平逐漸趕上了國際先進水平，但計算機應用方面仍然存在很大差距。 我國模具CAD/CAM技術從20世紀80年代起步，長期處于低水平重復開發(fā)階段，所用軟件多為進口的圖形軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、NC軟件等，自主開發(fā)的軟件缺乏通用性，商品化價值不高，對許多引進的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)，經(jīng)濟效益不顯著。針對上述情況，國家有關部門制定了相關政策和措施。在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列經(jīng)濟政策的支持和引導下，“九五”期間我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構有了較大改善，模具商業(yè)化水平提高了近10%，中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高，模具進出口比例也逐步趨向合理。 我國模具工業(yè)起步晚、基礎差、就總量來看，大型、精密、復雜、長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進一步振興模具工業(yè)，國家有關部門進一步部署：全面分析我國模具行業(yè)的現(xiàn)狀和差距，提出發(fā)展思路和建議以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通過本行業(yè)和相關行業(yè)企業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國模具工業(yè)水平必將大大提高，為國家經(jīng)濟建設作出更大的貢獻。 工件名稱:石英表墊片 工件簡圖:如圖所示 生產(chǎn)批量:中批量 一、沖壓件工藝性分析 此工件只有落料和沖孔兩個工序,材料是鋼，具有良好的沖壓性能,適合沖材。工件結構相對簡單，有個的孔和一個的孔，孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小厚度為。大端的孔與的外圓間壁厚及小端的孔與的外圓間壁厚均滿足要求。工件的尺寸全部有公差，而和按未注公差級，尺寸精度高，需要高精度沖裁。 二、沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三鐘工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合生產(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，但需兩道工序兩副模具，成本高、生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率較高，但工件最小壁厚，模具強度較差，制造難度大，并且沖壓形成后成品件留在模具上，在清理模具的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度可達到要求。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 三、主要設計計算 3.1排樣方式的確定與計算 設計級進模，首先要設計條料排樣圖。墊片的形狀具有一頭大一頭小的特點，采用直排，查表最小搭邊值，采用無側(cè)壓裝置，條料與導料板之間間隙。 項目 結果 備注 沖裁 面積 查表最小搭邊 條料 步距 一個 步距 材料 的利 用率 采用無側(cè)壓裝置與板料間間隙 沖裁面積： = 條料寬度： 步距： 一個步距的材料利用率： 3.2.沖壓力的計算 沖裁力： 卸料力 推件力 沖壓工藝總力 表 項目 結果 備注 3.3壓力中心計算 排樣圖： 3.3.1選取坐標系 3.3.2各幾何線段長度及中心坐標 ， , 3.3.3求合力壓力中心 合計： 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，為了便于模具加工和裝配，模具中心仍在坐標原點O。 3.3.4工作零件刃口尺寸的確定 因為該模具的特點,工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，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就按分開加工的方法來計算。 落料刃口尺寸： 按未注公差處理， 按未注公差 沖孔： ， ， ， 孔心距，， 3.3.5卸料橡膠的設計 卸料工作行程 為凸模凹進卸料板高度。 為凸模沖裁壓入凹模深度 所以， 橡膠工作行程 為凸模修磨量，取 所以， 橡膠自由高度 橡膠的預壓縮量 每個橡膠承受的載荷 則選用4個圓筒形橡膠 橡膠的外徑 為圓筒橡膠內(nèi)徑，取 ≈ 校核橡膠自由高度 ，滿足要求 橡膠的安裝高度 四、總體設計 4.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓，所以模具類型為級進模。 4.2 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，導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料有一定余量，可以靠操作工目側(cè)來定。 4.3 卸料、出件方式的選擇 因工件尺寸精度較高，故采用彈性卸料，又因為是級進模，所以采用下出件比較便于操作和提高生產(chǎn)效率。 4.4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用中間導柱的導向方式。 五、零部件設計 5.1工作零件的結構設計 5.1.1落料凸模 結合工件外行并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切割機床加工，2個螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按。其總長L可按下式計算： 為卸料板厚 5.1.2沖孔凸模 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于安裝與更換。其工作尺寸由計算而得，與凸模固定板配合部分按過渡配合。 沖孔的凸模結構 取 沖孔的凸模結構 ，取 ,取 ，取 ,取 5.1.3凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的是數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 凹模厚度： 凹模壁厚 取凹模厚度 凹模壁厚 凹模寬度 凹模長度 平行于送料方向度量的凹模洞孔間最大距離 凹?？妆谥吝吘壍木嚯x，查表2-6取 根據(jù)計算凹模尺寸，查國際選取凹模標準尺寸， 5.2定位零件的設計 落料凸模下部設置兩個導正銷，分別借用工件孔和孔作導正孔。導正應在卸料板壓緊板料之前完成導正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面，所以導正銷直線部分長度為，導正銷采用安裝在落料凸模端面，導正銷導正部分與導正孔采用配合，查表2.9.8選取其結構形式孔用起粗定距的活動擋料銷，彈簧和螺塞選用標準件，規(guī)格為。 5.3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，導料板與條料之間間隙取，這樣就可以確定導料板的寬度，導料板的厚度按表2.9.7選取板厚為，導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為，用螺釘和銷釘固定在固定板上 ，導料板的進料端安裝有承料板。 5.4卸料部件的設計 5.4.1卸料板的設計 卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為。 5.4.2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，螺紋部分為，卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 5.5模架及其它零部件設計和沖壓設備的選擇 5.5.1模架的選擇 該模具采用中間導柱模架，這種模架的導柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心矩而引起的模具歪斜。選擇模架就直接決定了上下模座的型式和規(guī)格，應注意，模座上、下表面應達到要求，平行度公差一般為4級。上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在以下，模座上、下表面粗糙度值為，在保證平行度 前提下，可允許值降低為。 依據(jù)標準 導柱分別為： 導套 分別為： 上模座厚度H上模?。? 上模墊板厚度取 固定板厚度取： 下模座厚度?。? 則模具的閉合高度： 凸模長度 凹模厚度 凸模沖裁后進入凹模深度， 5.5.2沖壓設備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可慶壓力機J23-40能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力： 滑塊行程： 最大閉合高度： 最大裝模高度： 連桿調(diào)節(jié)長度： 工作臺尺寸（前后左右）： 墊板尺寸（厚度孔徑）： 模柄孔尺寸： 最大傾斜角度： 5.5.3由沖壓設備中模柄孔尺寸選擇模柄查標準得模柄尺寸為： 5.5.4螺釘?shù)倪x用 螺釘用于固定模具零件，一般選用國內(nèi)六角螺釘，銷釘起定位作用，常用圓柱銷螺釘、銷釘規(guī)格應根據(jù)沖壓力大小，凹模厚度來確定。螺釘規(guī)格可參照表2.914確定，螺釘選。 六、模具零件加工工藝 本副沖裁模，模具零件加工的關鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若才用線切割加工技術，這些零件的加工就變得相對簡單。 6.1落料凸模加工工藝 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛成長方體 2 熱處理 退火 3 刨 刨六面、互為直角單邊余量0.5 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨六個磨六個面互為直角 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線 7 加工螺孔安 裝及穿絲孔 按位置加工螺釘孔、銷釘孔以穿死孔等 8 熱處理 淬火回火達到 9 磨平面 精磨上、下面 10 線切割 按圖線切割，輪廓達到尺寸要求 11 鉗工精修 全面達到 技術要求 6.2沖孔凸模加工工藝 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛成圓棒 2 熱處理 退火 3 車削 粗車削外形 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 工作端留單邊余量0.3 6 車削 半精車外形留余量0.3 7 熱處理 按熱處理工藝、淬火回火達到 8 磨削 精磨外圓、端面至尺寸，保證端面與軸線垂直 9 鉗工精修 全面達到設計要求 10 檢驗 6.3凹模加工工藝 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛成長方體 2 熱處理 退火 3 粗刨 刨六面并并且為直角 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨六個面、并且互為直角 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線、型孔輪廓線 7 銑漏料孔 達到設計 要求 8 加工螺釘 銷釘孔 加工螺釘、銷釘孔以穿絲孔 9 熱處理 處理工藝：淬火回火達到 10 磨平面 精磨上、下面 11 線切割 線切割型孔、沖孔凹模達到尺寸要求 12 鉗工精修 全面達到 設計要求 13 檢驗 6.4固定板、卸料板加工 固定板、卸料板和凹模均屬板類零件，其加工工藝較規(guī)范，而且加工工藝十分類似，主要根據(jù)型孔形狀來確定方法，對于圓孔采用車削，也可采用線切割。 七、模具總裝圖 通過以上設計，即可得到模具總裝配圖，模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 工作過程：條料送進時采用活動擋料銷做為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導正銷導正，以此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，并向前退緊，沖壓時凸模上的的導正銷，再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設定比理想的集合位置向前偏移，沖壓過程中粗定位完成以后，當用導正銷作精確定位時，由導正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約而完成精確定距。 八、模具裝配 8.1總裝配要點 1）.裝配基準件，以凹模組件為進準，首先安裝固定凹模組件。 2）.安裝固定凸模組件，以凹模組件為基準安裝固定凸模組件。 3）.安裝固定導料板，以凹模組件為基準安裝導料板。 4）.安裝固定承料板和側(cè)面壓裝置。 5）.安裝固定上模彈壓卸料裝置及導正銷。 6）.自檢，鉗工試沖 7）.檢驗 。 8）.試沖 8.2裝配 選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。 1）.凸凹模預配 裝配前仔細檢查各凸模形狀尺寸及凹模型孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀；將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯錂z查其間隙是否加工均勻。不合適的話重新修磨更換。 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 在下模座上劃中心線，按中心預裝落料凹模、導料板；在下模座，導料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；將下模座、導料板、凹?；顒訐趿箱N、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。 4）.裝配上模 在已裝好的下模上放等高的墊鐵，再在凹模中放入的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；預裝上模座，劃出與凸模固定板相應的螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔；用螺釘將固定板組合，墊板8，上模座連接在一起，但不要擰緊；將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠，和卸料板高出凸模下端約；復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后緊固螺釘；安裝導正銷、承料板；切紙檢查，合適后打入銷釘。 5）.試沖與調(diào)整 裝機試沖并根據(jù)試沖結果做響應調(diào)整。 8.3調(diào)試 1）.模具閉合高度調(diào)試 模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉合高度和開啟高度。 2）.導向機構調(diào)試。 導柱、導套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、可靠。 3）.凸、凹模刃口及間隙調(diào)試 刃口鋒利、間隙要均勻。 4）.定位裝置的調(diào)試 定位要準確、可靠。 5）.卸料及出件裝置的調(diào)試 卸料及出件要暢通，不能出現(xiàn)卡住現(xiàn)象。 總 結 畢業(yè)設計是對大學三年最后的考驗和總結，使對原來知識的鞏固和貫穿。經(jīng)過了這段時間的努力，我完成石英表墊片級進模的設計，深切的感到每走一步都是一種新的挑戰(zhàn)，盡管困難不少，我仍不懈努力，在老師和同學的耐心幫助下解決了困難，找到了方法。我更體會到自己知識上的無知，從而開始獨立的學習，翻閱書籍，對于設計題目的理解由膚淺到深刻，這是我從中得到的最大收獲。 通過畢業(yè)設計使我在沖壓工藝分析、沖壓工藝方案的論證、沖壓工藝計算、沖模零件結構設計、編寫技術文件和查閱技術文獻等方面得到了一次綜合性的訓練。由于水平有限，在設計中難免出現(xiàn)或多或少的錯誤，懇請老師給予批評和指正，我會改正錯誤，更加努力。 學生：高斌昭 2006年4月 致 謝 在原紅玲老師的耐心指導下，我完成了石英表墊片級進模的設計，非常感謝她的指導和幫助。同時，也要感謝我的同學魏東輝、王力、杜舉，由于他們的幫助使我解決了不少難題，取得了一定的成功。再次向幫助過我的老師和同學表示由衷的感謝！ 學生：高斌昭 2006年4月 參考文獻 [1] 鐘毓斌。 沖壓工藝與模具設計。 北京：機械工業(yè)出版社，2000 [2] 翁其金，徐新成。 沖壓工藝及模具設計。 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [3] 王孝培。 沖壓手冊。 北京：機械工業(yè)出版社，2000 [4] 許發(fā)樾。 沖模設計應用實例。 北京：機械工業(yè)出版社，1996 [5] 許發(fā)樾。 模具標準應用手冊。 北京：機械工業(yè)出版社，1994 [6] 王秀鳳，萬良輝。冷沖壓模具設計與制造。北京：航空航天大學出版社，2005 [7] 劉建超，張寶忠。 沖壓模具設計與制造。 北京：高等教育出版社，2004 [8] 寇世瑤。 機械制圖。 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