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本科畢業(yè)設計 論文 題目 汽車穩(wěn)定桿卡子沖壓模具設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學 生 學 號 指導教師 2013 年 05 月 I 汽車穩(wěn)定桿卡子沖壓模具設計 摘 要 本文介紹的模具實例結構簡單實用 使用方便可靠 首先根據(jù)工件圖算工 件的展開尺寸 在根據(jù)展開尺寸算該零件的壓力中心 材料利用率 畫排樣圖 根據(jù)零件的幾何形狀要求和尺寸的分析 采用復合模沖壓 這樣有利于提高生 產(chǎn)效率 模具設計和制造也相對于簡單 當所有的參數(shù)計算完后 對磨具的裝 配方案 對主要零件的設計和裝配要求技術要求都進行了分析 在設計過程中除了設計說明書外 還包括模具的裝配圖 非標準零件的零 件圖 工件的加工工藝卡片 工藝規(guī)程卡片 非標準零件的加工工藝過程卡片 關鍵詞 復合模 沖壓 設計 II Design of automobile stable bar clip stamping die Abstract This article introduced mold example structure simple and practical convenient and reliable use according to the dimension of workpiece is the workpiece in the center of pressure parts according to the size material utilization ratio drawing layout According to the analysis of the geometric shape and size requirements the use of compound die stamping which helps to improve the efficiency of production mold design and manufacturing are also relative to the simple When all of the parameter calculation is finished assembly scheme to the tool the main parts of the design and assembly requirements of the technical requirements are analyzed In the design process in addition to the design specifications but also including the mold assembly drawing non standard parts drawings the workpiece card processing technology process cards process cards non standard parts Keywords compound die punching design III 目 錄 1 緒 論 1 2 沖裁工件件的工藝分析 2 3 確定工藝方案及模具的結構形式 3 4 模具總體結構設計 4 4 1 模具類型的選擇 4 4 2 定位方式的選擇 4 4 3 卸料方式的選擇 4 4 4 導向方式的選擇 4 5 模具設計工藝計算 5 5 1 計算毛坯尺寸 5 5 2 排樣 計算條料寬度及步距的確定 5 5 2 1 搭邊值的確定 5 5 2 2 條料寬度的確定 7 5 2 3 送料步距的確定 7 5 2 4 排樣 8 5 2 5 材料利用率的計算 8 6 沖裁力的計算 11 6 1 計算沖裁力的公式 11 6 2 總沖裁力 卸料力 推料力 頂件力 彎曲力和總沖壓力 11 6 2 1 總沖裁力 12 6 2 2 卸料力 FQ 的計算 13 6 2 3 推件力 FQ1 的計算 13 6 2 4 頂件力 FQ2 的計算 13 6 2 5 總的沖壓力的計算 13 7 模具壓力中心與計算 14 8 沖裁模間隙的確定 15 9 沖裁凸模 凹模刃口尺寸的計算 17 9 1 凸 凹模刃口尺寸計算的基本原則 17 9 2 凸 凹模刃口尺寸的計算 18 9 3 計算凸 凹模刃口的尺寸的計算公式 19 9 4 沖裁刃口高度 21 IV 9 5 彎曲部分刃口尺寸的計算 21 9 5 1 最小相對彎曲半徑 rmin t 21 9 5 2 彎曲部分工作尺寸的計算 22 10 主要零部件的設計 26 10 1 工作零件的結構設計 26 10 1 1 凸凹模的設計 26 10 1 2 外形凸模的設計 26 10 1 3 內孔凸模設計 27 10 1 4 彎曲凸模的設計 27 10 2 卸料部分的設計 27 10 2 1 卸料板的設計 27 10 2 2 卸料彈簧的設計 28 10 3 定位零件的設計 29 10 4 模架及其它零件的設計 30 10 4 1 上下模座 30 10 4 2 模柄 30 10 4 3 模具的閉合高度 31 11 模具總裝圖 32 12 壓力機的選擇 33 總 結 34 致謝 35 參考文獻 36 附錄 1 37 附錄 2 38 附錄 3 39 附錄 4 40 附錄 5 41 1 緒論 1 1 緒論 改革開放以來 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展 工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷 增加 更新?lián)Q代的不斷加快 在現(xiàn)代制造業(yè)中 企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種 小批量和多樣式的方向發(fā)展 加快換型 采用柔性化加工 以適應不同用戶的 需要 另一方面朝著大批量 高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展 以提高勞動生產(chǎn)率和生 產(chǎn)規(guī)模來創(chuàng)造更多效益 生產(chǎn)上采取專用設備生產(chǎn)的方式 模具 做為高效率 的生產(chǎn)工具的一種 是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備 采用模具 生產(chǎn)制品和零件 具有生產(chǎn)效率高 可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn) 節(jié)約原材料 實現(xiàn)無切屑加工 產(chǎn)品質量穩(wěn)定 具有良好的互換性 操作簡單 對操作人員 沒有很高的技術要求 利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費用低 所加工出的零件 與制件可以一次成形 不需進行再加工 能制造出其它加工工藝方法難以加工 形狀比較復雜的零件制品 容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化的特點 2 沖裁工件間的工藝分析 2 2 沖裁工件間的工藝分析 如圖 2 1 所示零件圖 生產(chǎn)批量 大批量 材料 Q235 厚度 2mm 圖 2 1 零件圖 該材料 經(jīng)退火及時效處理 具有較高的強度 硬度 適合做中等強度的 零件 尺寸精度 零件圖上的尺寸均未標注公差 屬自由尺寸 可安 IT14 級確定 工件的公差 經(jīng)查公差表 各尺寸公差為 100 0 0 52 350 0 30 062 37 兩個孔的位置公差為 52 37 工件結構形狀 工件簡單 對稱有利于材料的合理利用 制件需要進行落 料 沖孔兩道基本工序 尺寸較小 結論 該制件可以進行沖裁 制件為大批量生產(chǎn) 應重視模具材料和結構的選擇 保證磨具的復雜程度 和模具的壽命 3 確定工藝方案及模具的結構形式 3 3 確定工藝方案及模具的結構形式 根據(jù)制件的工藝分析 其基本工序有落料 沖孔 兩道基本工序 按其先 后順序組合 可得如下幾種方案 1 落料 沖孔 單工序模沖壓 2 沖孔 落料 單工序模沖壓 3 落料 沖孔 復合模沖壓 方案 1 2 屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機一次行程內 完成一個沖壓工序的沖裁模 由于此制件生產(chǎn)批量大 尺寸又較小這兩種方案 生產(chǎn)效率較低 操作也不安全 勞動強度大 故不宜采用 方案 3 屬于復合沖裁模 復合沖裁模是指在一次工作行程中 在模具同 一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具 采用復合模沖裁 其模具結構沒有單工 序模復雜減少了模具的個數(shù) 也避免了不同模具間產(chǎn)生的誤差 生產(chǎn)效率也很 高 又降低的工人的勞動強度 所以此方案最為合適 根據(jù)分析采用方案 3 復合沖裁 4 模具總體結構設計 4 4 模具總體結構設計 4 1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知 采用復合沖壓 所以模具類型為復合模 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銷 有側壓裝置 控制條料的送進步距采用導正銷定距 4 3 卸料方式的選擇 因為工件料厚為 2mm 相對較薄 卸料力不大 故可采用彈性料裝置卸料 4 4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量 方便安裝調整 該復合模采用對角導柱的 導向方式 5 模具設計工藝計算 5 5 模具設計工藝計算 圖 5 2 尺寸展開圖 5 1 計算毛坯尺寸 根據(jù)圖示得 工件的展開尺寸為 627 37 100 mm 如圖 4 2 所示 比例 1 10 5 2 排樣 計算條料寬度及步距的確定 5 2 1 搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的工藝余料 稱為搭邊 搭邊的作用 補償剪裁誤差 送料步距誤差以及補償因條料與導料之間的間隙所造成的 送料歪斜誤差 使凸凹模刃口雙邊受力 保持條料有一定的剛度 以保證零件質量和送料 方便 搭邊的數(shù)值 畢業(yè)設計 論文 6 a 搭邊值應合理選擇 搭邊過大 浪費材料 搭邊過小 沖裁時容易翹曲 或被拉斷 不僅會增大沖件毛刺 有時還有拉入凸 凹模間隙中損壞模具刃口 降低模具壽命 或影響送料工作 b 搭邊的合理數(shù)值就是在保證沖裁件質量 保證模具較長壽命 保證自動 送料到位條件下允許的最小值 c 搭邊的合理數(shù)值主要取決于材料厚度 材料種類 沖裁件的大小以及沖 裁件的輪廓形狀等 搭邊值通常由經(jīng)驗確定 如表 5 2 所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一 表 5 2 搭邊 和 數(shù)值 9 低碳鋼 a1 圓件及 r 2t 的工件 矩形工件邊長 L 50mm 矩形工件邊長 L 50mm 或 r 2t 的工件 材料厚度 工件間 a側面 1工件間 側面 1a工件間 a側面 1 0 25 0 25 0 5 0 5 0 8 0 8 1 2 1 2 1 6 1 6 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0 3 0 3 5 3 5 4 0 4 0 5 0 5 0 12 1 8 1 2 1 0 0 8 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 3 0 0 6t 2 0 1 5 1 2 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 2 8 3 5 0 7t 2 2 1 8 1 5 1 2 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 5 3 5 0 7t 2 5 2 0 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 2 8 2 2 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 3 0 2 5 2 0 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 3 5 4 5 0 9t 搭邊值是廢料 所以應盡量取小 但過小的搭邊值容易擠進凹模 增加刃 口磨損 表 5 2 給出了低碳鋼的搭邊值 對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)進行適當修正 中碳鋼 W C0 3 0 45 0 9 高碳鋼 W C0 5 0 65 0 8 硬黃銅 1 1 1 硬鋁 1 1 2 軟黃銅 純銅 1 2 鋁 1 3 1 4 非金屬 皮革 纖維 紙等 1 5 2 畢業(yè)設計 論文 7 該制件是矩形工件且邊長 L 50 根據(jù)尺寸從表 5 2 中查出 兩制件之間的 搭邊值 a 2 2 mm 側搭邊值 2 5 mm 1a 由于該制件的材料是 Q235 屬于低碳鋼 所以兩制件之間的搭邊值為 取 a 2 2mm 側搭邊值 取 2 5mm1 5 2 2 條料寬度的確定 計算條料寬度有三種情況需要考慮 a 有側壓裝置時條料的寬度 b 無側壓裝置時條料的寬度 c 有定距側刃時條料的寬度 有定距側刃時條料的寬度 有側壓裝置的模具 能使條料始終沿著導料板送進 條料寬度公式 B D 2 公式 1a0 5 1 其中條料寬度偏差上偏差為 0 下偏差為 見表 5 3 條料寬度偏 差 D 沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸 側搭邊值 1a 板料剪裁時的下偏差 見表 5 3 查表 5 3 條料寬度偏差為 0 3 根據(jù)公式 4 1 B D 2 1a 0 100 2 2 5 0 1 0 0 1 105 10 0 1 表 5 3 條料寬度公差 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 0 5 0 5 1 1 2 20 0 05 0 08 0 10 20 30 0 08 0 10 0 15 30 50 0 10 0 15 0 20 50 90 0 12 0 20 0 25 90 0 15 024 0 30 5 2 3 送料步距的確定 送料步距公式 A D a 公式 5 2 畢業(yè)設計 論文 8 D 平行于送料方向的沖裁件寬度 a 沖裁件之間的搭邊值 mm 查表 5 2 得 a 2 2mm 根據(jù)公式 5 2 A D a 627 33 2 2 629 53 mm 5 2 4 排樣 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度 排樣方法可以分為有廢料 少廢料和無廢料排樣 三種 根據(jù)制件在條料上的布置形式 排樣有可以分為直排 斜排 對排 混 合排 多排等多重形式 采用少 無廢料排樣法 材料利用率高 不但有利于一次沖程獲得多個制 件 而且可以簡化模具結構 降低沖裁力 但是 因條料本身的公差以及條料 導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響 所以模具沖裁件的公差等級較低 同時 因 模具單面受力 單邊切斷時 不但會加劇模具的磨損 降低模具的壽命 而且 也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質量 由于設計的零件是矩形零件 且孔與形狀尺寸的要求都不高 所以采用少 廢料直排法 5 2 5 材料利用率的計算 1 一個步距內的材料利用率為 5 3 式 一個步距內零件的實際面積1S 一個步距內所需毛坯面積0S A 送料步距 B 條料寬度 沖裁零件的面積為 長 寬 627 33 100 62733 mm2 1S 毛坯規(guī)格為 1000 10000 mm 送料步距為 A D a 21 5 送料寬度 B D 2 100 2 2 5 0 1 0 0 1 105 10 0 11a 0 1001 ABS 8 94 53627 畢業(yè)設計 論文 9 以上代入 5 3 式 2 為了計算出更準確還應該考慮料頭與料尾以致裁板時邊料消耗情況 此 時可用條料 或者整個板料 總利用率 來表示 即 5 4 式 0 1 縱裁時的條料數(shù)為 n1 1000 B 10000 629 53 16 12 可沖 16 條 每條料件數(shù)為 n2 1000 a h 1000 2 2 105 1 9 23 可沖 9 件 板料可沖總件數(shù) n 為 n n1 16 9 151 件 2n 2 縱裁時的條料數(shù)為 n1 1000 B 1000 629 33 1 可沖 1 條 每條件數(shù)為 n2 10000 a h 10000 2 2 105 1 95 4 可沖 95 件 板料可沖總件數(shù)為 n 95 件 21n 板料的利用率為 1020 LBnS 7 9410 0635 20 LBS 59 10 106273 0 LBnS 畢業(yè)設計 論文 10 5 4 中 n 條料 或整個板料 上實際沖裁的零件數(shù) L 條料 或板料的 長度 B 條料 或板料的 寬度 一個零件的實際面積2S 橫裁和縱裁的材料利用率一樣 該零件采用裁法 6 沖裁力的計算 11 6 沖裁力的計算 6 1 計算沖裁力的公式 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機的主要依據(jù) 也是模具強度 剛度設 計校核時所必需的數(shù)據(jù) 設計模具和檢驗模具的強度 壓力機的噸位必須大于 所計算的沖裁力 以適宜沖裁的要求 1 公式計算法 普通平刃口凸 凹沖裁模 其沖裁力 F 一般可以按下式計算 F KtL 公式 5 5 式中 F 沖裁力 N 材料抗剪強度 見附表 MPa L 沖裁輪廓周邊總長 mm t 材料厚度 mm 系數(shù) K 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與凹模間隙之波動 數(shù)值的變化 或分布不均 潤滑情況 材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全 系數(shù) Kp 一般取 1 3 一般情況下 材料的抗拉強度 所以 也可通過抗拉強度來計算 3 1 沖裁力 bLtF 2 圖標計算法 因為沖裁力的 F 的大小取決于沖裁內外周邊的總長度 材料的厚度和長度和材 料的抗拉強度 可以按照下列進行計算 公式 5 6 bLtfF 1 式中 L 沖裁件承受剪切的周邊長度 mm t 沖裁件的厚度 mm 材料的抗拉強度 MPa b 系數(shù) 取決于材料的屈服比 一般 為 0 6 0 9 1f 1f 6 2 總沖裁力 卸料力 推料力 頂件力 彎曲力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式 總的沖裁力包括 F 總沖壓力 畢業(yè)設計 論文 12 Fp 總沖裁力 FQ 卸料力 FQ1 推料力 FQ2 頂件力 根據(jù)金屬沖壓材料的力學性能設計手冊查出 Q235 的抗剪強度為 304 373 MPa 取 343 MPa 6 2 1 總沖裁力 Fp F1 F2 公式 5 7 F1 落料時的沖裁力 F2 沖孔時的沖裁力 落料時的周邊長度為 L1 2 105 1 627 33 1424 84 mm 根據(jù)公式 5 5 落料沖裁力 F1 KtL 1 3 2 1424 84 343 1270672 3 N 沖孔時的周邊長度為 L2 2 d 2 3 14 35 219 8 mm 沖孔沖裁力 F2 KtL 1 3 2 219 8 343 196017 6 N 總沖裁力 Fp F1 F2 196017 6 1270672 3 1466690 N 表 6 5 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t mm 卸kK 推 K頂 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 鋁 鋁合金 純銅 黃銅 0 025 0 08 0 02 0 06 0 03 0 07 0 03 0 09 對于表中的數(shù)據(jù) 強度高的材料取小值 反之取大值 6 2 2 卸料力 FQ 的計算 FQ K 卸 Fp 公式 5 8 K 卸料力系數(shù) 卸 查表 6 5 得 0 04 0 05 取 0 05卸k卸k 畢業(yè)設計 論文 13 根據(jù)公式 5 8 FQ K 卸 Fp 0 05 1466690 73334 5 N 6 2 3 推件力 FQ1 的計算 FQ1 KtFp 公式 5 9 K 推料力系數(shù) 推 查表 6 5 得 K 0 055推 根據(jù)公式 5 9 FQ1 K Fp推 0 055 1466690 80667 N 6 2 4 頂件力 FQ2 的計算 FQ2 K Fp 公式 6 1 頂 K 頂件力系數(shù) 頂 查表 6 5 得 K 頂 0 06 根據(jù)公式 6 1 FQ2 KdFp 0 06 1466690 64001 N 6 2 5 總的沖壓力的計算 根據(jù)模具結構總的沖壓力 F Fp FQ FQ1 FQ2 F Fp FQ FQ1 FQ2 1466690 73334 5 80667 64001 1684692 N 1684 69 KN 根據(jù)總的沖壓力及沖壓設備的參數(shù) 初選壓力機為 雙柱可傾壓力機 J23 25 7 模具壓力中心與計算 14 7 模具壓力中心與計算 因沖裁件尺寸較小 沖裁力不大 且選用了雙柱導柱式模架 估計壓力 中心是在模架的中心 不會超出模柄端面之外 因此不必詳細的計算壓力中心 的位置 8 沖裁模間隙的確定 15 8 沖裁模間隙的確定 設計模具時一定要選擇合理的間隙 以保證沖裁件的斷面質量 尺寸精度 滿足產(chǎn)品的要求 所需沖裁力小 模具壽命高 但分別從質量 沖裁力 模具 壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值 只是彼此接近 考慮到 制造中的偏差及使用中的磨損 生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g 隙 只要間隙在這個范圍內 就可以沖出良好的制件 這個范圍的最小值稱為 最小合理間隙 Zmin 最大值稱為最大合理間隙 Zmax 考慮到模具在使用過 程中的磨損使間隙增大 故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Zmin 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響 此外 沖裁間隙 還影響模具壽命 卸料力 推件力 沖裁力和沖裁件的尺寸精度 沖裁過程中 凸模與被沖的孔之間 凹模與落料件之間均有摩擦 間隙越小 模具作用的壓 應力越大 摩擦也越嚴重 而降低了模具的壽命 較大的間隙可使凸模側面及 材料間的摩擦減小 并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制 雖然提高了 模具壽命而 但出現(xiàn)間隙不均勻 因此 沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的 一個非常重要的工藝參數(shù) 確定合理間隙值有以下幾種方法 1 理論確定法 理論確定法確定合理的間隙值是根據(jù)凸 凹模產(chǎn)生的裂紋相互重合的原則進行 計算的 tan 20hZ 式中 t 板料厚度 產(chǎn)生裂紋時凸模壓入板料的深度 mm 0 t 產(chǎn)生裂紋時凸模壓入板料的相對深度 即光亮帶的相對寬度 mm 最大切應力方向與垂線間的夾角 2 查表確定法 在實際生產(chǎn)中 合理間隙的數(shù)值是實驗方法所制定的表格來確定 如下表 畢業(yè)設計 論文 16 表 8 1 沖裁模初始雙面間隙 Z mm 08 10 35 09Mn Q235 16Mn 40 50 65Mn材料 厚度 Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0 5 極小間隙 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 2 1 5 1 75 2 0 2 1 2 5 2 75 3 0 3 5 4 0 4 5 5 5 6 0 6 5 8 0 0 040 0 048 0 064 0 072 0 092 0 100 0 126 0 132 0 220 0 246 0 260 0 260 0 4000 460 0 540 0 610 0 720 0 940 1 080 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 360 0 380 0 500 0 560 0 640 0 740 0 880 1 000 1 280 1 440 0 040 0 048 0 064 0 072 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 680 0 780 0 840 0 940 1 200 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 0 960 1 100 1 200 1 300 1 680 0 040 0 048 0 064 0 072 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 780 0 980 1 140 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 1 040 1 320 1 500 0 040 0 048 0 064 0 064 0 090 0 090 0 060 0 072 0 092 0 092 0 126 0 126 3 經(jīng)驗確定法 根據(jù)多年研究與使用決定間隙數(shù)值可按要求分類 其值可用下列公式計算 軟材料 如銅 鋁等 t 1mm Z 6 8 t t 1 3 Z 10 16 t 硬材料 如鋼等 t0 015 0 025 0 005 0 007 約為 0 003 2 0 025 0 05 0 007 0 015 約為 0 006 3 0 05 0 10 0 015 0 025 約為 0 01 4 0 10 0 15 0 025 0 035 約為 0 02 10 1 4 彎曲凸模的設計 彎曲凸模選用直通式 采用線切割加工方法 彎曲凸模與凸模固定板采用 H7 r6 配合 長度與外形凸模的長度相等 等于 45mm 凸模材料應選 T10A 熱處理 56 60HRC 沖孔凸模與彎曲凸模之間有一定的間隙 為了保證間隙合 理 彎曲凸模的寬度取 16 mm 10 2 卸料部分的設計 10 2 1 卸料板的設計 本模具的卸料板不僅有卸料作用 還具有用外形凸模導向 對內孔凸模起 保護作用 卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同 卸料板的厚度按表 10 5 選擇 卸料板厚度為 6mm 卸料板與 2 個凸模的間隙以在凸模設計中確定了 為 0 035 卸料板采用 45 鋼制造 熱處理淬火硬度 40 45HRC 畢業(yè)設計 論文 30 表 10 5 固定卸料板厚度 卸料板寬度 沖件厚度 t 200 0 8 6 6 8 10 12 0 8 1 5 6 8 10 12 14 1 5 3 8 10 12 14 16 10 2 2 卸料彈簧的設計 在沖裁模卸料與出件裝置中 常用的元件是彈簧和橡膠 考慮本模具的結 構 該模具采用的彈性元件為彈簧 1 彈簧的選擇與計算 在卸料裝置中 常用的彈簧是圓柱螺旋壓縮彈 簧 這種彈簧已標準化 GB2089 1980 設計時根基所要求的壓縮量和生產(chǎn) 的壓力按標準選用即可 1 卸料彈簧的選擇原則 a 為保證卸料正常工作 在非狀態(tài)下 彈簧應該預壓 其與壓力應大于 等于單個彈簧承受的卸料力 即 Fy Fx n 公式 10 1 式中 Fy 彈簧的預壓力 N Fx 卸料力 N N 彈簧根數(shù) b 彈簧的極限壓縮量應大于或等于彈簧工作時的總壓縮量 即 Hj H Hy Hx Hm 公式 10 2 式中 Hj 彈簧的極限壓縮量 mm H 彈簧工作時的總壓縮量 mm Hy 彈簧在余壓力作用下的預壓量 mm Hx 卸料板的工作行程 mm Hm 凸模與凸凹模的刃磨量 mm 通常取 Hm 4 10mm C 選用的彈簧能夠合理的布置在模具的相應空間 2 卸料彈簧的選用與計算步驟 a 根據(jù)卸料力和模具安裝彈簧的空間大小 初定彈簧根數(shù) n 計算每個 彈簧應產(chǎn)生的預壓力 Fy b 根據(jù)根據(jù)預壓力和模具結構預選彈簧的規(guī)格 選擇時應使彈簧的極限 畢業(yè)設計 論文 31 工作壓力大于預壓力 初選時一般可取 Fj 1 5 2 Fy C 計算預選彈簧在預壓力下的預壓量 Hy Hy FyHj Fj 公式 10 3 d 校核彈簧的極限壓縮量是否大于工作時的實際總壓縮量 即 Hj H Hy Hx Hm 如不滿足 則需重選彈簧規(guī)格 直至滿足為止 e 列出所選彈簧的主要參數(shù) d 鋼絲直徑 D 2 彈簧中徑 t 節(jié)距 h 0 自由高度 n 圈數(shù) Fj 彈簧的極限壓力 Hj 彈簧的極限工作量 由于固定夾的料厚為 1 2mm 計算除的卸料力為 4550N 1 假設考慮模具結構 初定彈簧的根數(shù) n 4 則每個彈簧的預壓力為 根據(jù)公式 10 1 Fy Fx n 4550 4 1137 N 2 初選彈簧規(guī)格 按 2Fy 估算彈簧的極限工作壓力 Fj Fj 2Fy 2 1137 2274 N 查標準 GB2089 1980 初選彈簧規(guī)格為 d D2 h0 4 35 100 Fj 1400 Hj 30 9 mm 3 計算所選彈簧的的預壓量 Hy 根據(jù)公式 10 3 Hy FyHj Fj 1137 30 1400 24 3 mm 4 校核所選彈簧是否合適 卸料板的工作行程 Hx 0 6 1 1 6 mm 取 凹模刃磨量為 4 mm 則彈簧工作時的總壓縮量為 H Hy Hx Hm 24 3 1 6 4 29 9 mm 應為 H Hj 30 9mm 故所選彈簧合格 5 所選彈簧的主要參數(shù)為 d 4mm D 2 35mm t 12 5mm n 12 圈 h0 100mm Fj 1400 Hj 30 9 mm 彈簧的標記為 彈簧 4 35 100 GB2089 1980 10 3 定位零件的設計 定位零件采用活動當料銷定位 采用活動當料銷制造簡單 使用方便 活動擋料銷固定在卸料板上 擋料 銷的位置應保證導正銷在導正條料過程中條料活動的可能 活動擋料銷的位置 可以由公式確定 e c D 2 d 2 0 1 公式 10 1 畢業(yè)設計 論文 32 式中 c 送料步距 D 在送料方向上工件的尺寸 d 擋料銷頭部直徑 0 1 導正銷往前推的活動余量 根據(jù)公式 10 1 e 33 2 32 2 10 2 0 1 12 1mm 即活動擋料銷的位置在距導正銷 12 1mm 處 采用 45 鋼制造 熱處理硬度 43 48HRC 10 4 模架及其它零件的設計 10 4 1 上下模座 模座分帶導柱和不帶導柱兩種 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導柱 的模座 本模具采用對角導柱 導套來保證模具上 下模的精確導向 滑動導柱 導套都是圓柱形的 其加工方便 可采用車床加工 裝配容易 導柱的長度應 保證上模座最底位置時 閉合狀態(tài) 導柱上端面與上模座頂面的距離 15mm 而下模座底面與導柱底面的距離為 5mm 導柱的下部與下模座導柱孔采用 R7 h5 的過盈配合 導套的外徑與上模座導套孔采用 R7 h5 的過盈配合 導套的 長度 需要保證沖壓時導柱一定要進入導套 10mm 以上 導柱與導套之間采用 H7 h6 的間隙配合 導柱與導套均采用 20 鋼 熱處理硬度滲碳淬硬 56 60HRC 導柱的直徑 長度 按標準選取 導柱 d mm L mm 分別為 28 160 32 160 導套 d mm L mm Dmm 分別為 28 105 42 32 105 45 模座的的尺寸 L mm B mm 為 100mm 80mm 模座的厚度應為凹模厚度 的 1 5 2 倍上模座的厚度為 30 上墊板厚度取 10 固定板厚度取 20 下模座的 厚度為 40mm 10 4 2 模柄 模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上 常用的模柄形式有 1 整體式模柄 模柄與上模座做成整體 用于小型模具 2 帶臺階的壓入 式模柄 它與模座安裝孔用 H7 n6 配合 可以保證較高的同軸度和垂直度 適 畢業(yè)設計 論文 33 用于各種中小型模具 3 帶螺紋的旋入式模柄 與上模連接后 為防止松動 擰入防轉螺釘緊固 垂直度較差 主要用于小型模具 4 有凸緣的模柄 用 螺釘 銷釘與上模座緊固在一起 使用與較大的模具 5 浮動式模柄 它由 模柄 球面墊塊和連接板組成 這種結構可以通過球面墊塊消除沖床導軌位差 對對沖模導向精度的影響 適用于滾珠導柱 導套導向的精密沖裁 本模具采用帶臺階的壓入式模柄 在設計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內模柄孔的深度 模柄直徑應與 模柄孔徑一致 10 4 3 模具的閉合高度 該模具的閉合高度為 H 閉 H 上模 H 墊 L H H 下模 h2 20 10 35 20 25 2 mm 158 mm 式中 L 凸模長度 L 35 H 凹模厚度 H 20 h2 凸模沖裁后進入凹模的深度 h2 2 可見該模具閉合高度小于所選壓力機 J23 25 的最大裝模高度 220 可以 使用 11 模具總裝圖 34 11 模具總裝圖 通過以上的設計 可得到模具總裝圖 模具的上模部分由上模座 上模墊板 凸模 凸模固定板 及卸料板等組成 卸料方式是采用的彈性卸料板卸料 上 模座 上模墊板 凸模固定板 及卸料板用 4 個 M81 螺釘和 4 個 6 圓柱銷固 定 螺釘選取 M8 60mm 的標準件 采用 45 鋼 熱處理淬火硬度 24 28HRC 圓柱銷選取 6 70mm 的標準件 采用 45 鋼 熱處理淬火硬度 40 45HRC 下模部分由下模座 凸凹模 卸料板等組成 下模座 凹模 卸料板用 4 個 M8 的螺釘和 4 個 6 的圓柱銷固定 螺釘選取 M8 70mm 的標準件 采用 45 鋼 熱處理淬火硬度 24 28HRC 圓柱銷選取 6 70mm 的標準件 采用 45 鋼 熱處理淬火硬度 40 45HRC 沖孔廢料由漏料孔漏出 畢業(yè)設計 論文 35 12 壓力機的選擇 通過校核 該沖裁件所需的沖裁力為 108 03KN 選擇開式雙柱可傾壓力機 J23 25 能夠滿足使用要求 其主要技術參數(shù)如下 公稱壓力 250KN 滑塊行程 65mm 最大閉合高度 270mm 最大裝模高度 220mm 作臺尺寸 前后 左右 370mm 560mm 墊板尺寸 厚度 孔徑 50mm 200mm 模柄孔尺寸 40mm 60mm 最大傾角高度 30 總結 36 總 結 在這次的畢業(yè)設計中 我綜合了兩年多來所學的所有專業(yè)知識 使我受益 匪淺 不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練 也加強了在大學 階段所學專業(yè)理論知識的鞏固 在做畢業(yè)設計的過程中 在設計和繪圖都遇到方面遇到了一些問題 經(jīng)過 老師和同學的指導幫準 再加上自身不懈的努力 問題得到了及時解決 這次 的畢業(yè)設計使我對冷沖壓模具設計有了一定的認識 在模具設計過程中 不僅 把大學三年所學到知識加深了 還學會了查有關書籍和資料 能夠把各科靈活 的運用到設計中去 這次的畢業(yè)設計不僅是對自己大學三年的考核 也是在工作之前對自身的 一次全面 綜合型的測試 這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎 致謝 37 致謝 這次畢業(yè)設計說明書及其模具裝配圖的完成 首先要感謝我的指導老師在 畢業(yè)設計裝配圖及其說明書編制過程中 給予了精心的指導 并講解了各項專 業(yè)要領 提出了寶貴的專業(yè)意見 模具設計過程中 也要感謝曾經(jīng)的科任教師 是他們的精心指導和教學才使我的畢業(yè)設計能夠按期完成 感謝學校給予的支 持和機會 感謝同學的無私幫助 同時要感謝百忙之中參加畢業(yè)答辯的評審老 師 謝謝你們 參考文獻 38 參考文獻 1 王海明主編 機械制造技術 M 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 2004 7 2 張鼎承主編 沖模設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1999 5 3 閻其鳳主編 模具設計與制造 北京 機械工業(yè)出版社 1995 11 4 翁其金主編 沖壓工藝與沖模設計 北京 機械工業(yè)出版社 1999 5 5 李正風主編 機械設計基礎 M 上海 上海交通大學出版社 2005 1 6 許發(fā)樾主編 模具設計應用實例 北京 機械工業(yè)出版社 1999 5 7 劉力主編 機械制圖 北京 高等教育出版社 第二版 2004 7 8 曾欣主編 塑料模具與沖壓模具 宜賓 宜賓職業(yè)技術學院 9 史鐵梁主編 冷沖模設計指導 北京 機械工業(yè)出版社 1996 7 10 薛啟翔主編 新編沖壓工計算手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2004 3 11 陳劍鶴主編 冷沖壓工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2001 9 16 Goodwin A B Fluid power systems theory worked examples and problems The Macmiclan press Ltd Londan 1976 17 Vehicle Hydraulic Systems and Dight Electrohydraulic Controls 1991 SAE Sp 882 18 Mattnies Hans Jurgen Einfuhrung in die olhydraulik Stuttgert B G Toubner 1984 附錄 1 39 附錄 1 沖壓模具裝配工序卡片 工號 工序 工藝說明 1 凸 凹模 凸凹模預 配 1 裝配前仔細檢查各凸模 凹模 凸凹模的形狀及尺寸 是否符合 圖紙要求和尺寸精度 形狀 2 將凸模分別于相應的凹模孔配合 檢查間隙是否加工均勻 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孔中 并擠緊牢固 3 裝配下模 1 在下模座 1 上畫中心線 按中心線裝配下墊板凸凹模和卸料板 2 在下模座 卸料板上 用機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 卸料板 下墊板 凸凹模 活動當料銷 彈簧裝在一起 打入銷釘 用螺釘釘緊 4 裝配上模 1 在已裝好的下模上放等高墊鐵 并在凹模中放入 0 12 的紙片 裝 上落料凹模 空心墊板 然后將凸模與固定板組合并轉入凹模中 2 預裝上模 畫出與凸模固定板相應的螺孔 銷孔位置并鉆絞螺孔 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 復查凸 凹模間隙并調整合適 緊固螺釘 5 切紙檢查 合適打入銷釘 寧靜螺釘 5 試沖與調 整 裝機試沖并根據(jù)試沖結果作相應調整 附錄 2 40 附錄 2 非標準零件的加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 鍛件 退火狀態(tài) 120 100 20mm 2 粗洗 洗六面到尺寸 100 80 19 mm 注意兩大平面與相鄰側面用 標準角尺測量達到基本垂直 3 平面磨 磨光兩大平面厚度達到 18 6mm 并兩相鄰側面達到四面垂直 垂直度 0 02mm 4 鉗 劃線 畫出各孔徑中心線并畫出凹模洞口輪廓尺寸 鉆孔 鉆螺紋底孔 銷釘?shù)卓缀桶寄６纯诖┚€孔 絞孔 絞銷孔到要求 攻絲 攻螺紋到要求 5 熱處理 淬火 使硬度達到 56 60HRC 6 磨平面 磨光兩大平面 使厚度達到 18 3mm 7 線切割 割凹模洞口 并留有 0 01 0 02 的研磨量 8 鉗 研磨洞口內壁側面達到 0 08um 9 鉗 用墊片層保證凹模與凸凹模間隙均勻后 凹模與上模座配做銷 釘孔 10 平磨 研磨凹模板上面達到厚度尺寸要求 附錄 3 41 附錄 3 空心墊板的加工工藝過程 空心墊板的加工工藝過程 材料 T8A 硬度 24 28HRC 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 氣割下料 130 100 10mm 2 熱處理 調質 硬度為 HRC24 28 3 粗洗 洗六面達到 102 82 9mm 并使兩大平面的相鄰兩側面基 本垂直 4 平磨 磨光兩大平面 厚度達到 8mm 并磨兩相鄰側面使四面垂直 垂直度為 0 02 5 鉗 劃線 螺釘孔 銷釘孔和過孔中心線 鉆孔 鉆螺紋孔 銷釘孔和過孔到要求 6 洗 洗過孔到要求 7 平磨 磨兩大平面厚度到要求 8 鉗 總裝配 附錄 4 42 附錄 4 彎曲凸模加工工藝過程 彎曲凸模加工工藝過程 材料 T10A 硬度 56 60HRC 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 鍛件 退火狀態(tài) 30 20 60mm 2 粗洗 粗洗凸模外形 3 磨 磨下平面至尺寸 并留有 1 毫米的余量 磨四周的平面 使相鄰兩側面的垂直度達到 0 02 4 熱處理 淬火 使表面硬度達到 HRC60 64 5 磨 磨凸模表面的所有平面至尺寸精度要求 6 鉗 總裝配 附錄 5 43 附錄 5 J23 系列開式可輕壓力機主要技術參數(shù) 型號 技術參數(shù) 代 號 單 位 J23 3 15 J23 6 3 J23 10 J23 16 J23 25 J23 35 J23 40 滑塊公稱 壓力 Pe kN 31 5 63 100 160 250 350 400 滑塊行程 S mm 25 35 45 55 65 100 100 封閉高度 H2 mm 120 150 180 220 270 290 330 連桿調節(jié) 量 M1 mm 25 30 35 45 55 60 65 滑塊中心 線至機身 距離 C1 mm 90 110 130 160 200 200 250 左 右 a mm 100 140 170 200 250 250 300 滑塊 地面 尺寸 前 后 b mm 90 120 150 180 220 220 260 直 徑 d mm 25 30 30 40 40 40 50 模柄 孔尺 寸 深 度 l mm 40 55 55 60 60 60 70 墊塊厚度 H1 mm 30 30 35 40 50 65 65 最大傾斜 角 45 45 35 35 30 30 30 左 右 a mm 250 310 370 450 560 610 700 工作 臺尺 寸 前 后 b mm 160 200 240 300 370 380 460