六角形零件沖壓模具設(shè)計級進模含24張CAD圖.zip

六角形零件沖壓模具設(shè)計級進模含24張CAD圖.zip,六角形,零件,沖壓,模具設(shè)計,級進模含,24,CAD 六角形零件沖壓模具設(shè)計-級進模 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計是進行六角形零件沖壓模具設(shè)計，該零件是通過對材料為08F鋼、厚度為0.8mm的條料進行沖壓得到的。設(shè)計的主要類容包括零件的工藝分析、模具的設(shè)計及主要的零部件的設(shè)計。 六角形零件的結(jié)構(gòu)比較復雜，需要多道工序來完成。其基本工序包括拉深、沖孔、落料，其中拉深工序是零件成形的核心工序。本文首先對工件的工藝性進行了分析，確定了工件的毛坯和基本工藝方案以及模具形式，然后對產(chǎn)品的工位逐一分析，最后將各個工位聯(lián)系起來，設(shè)計出此套模具。 關(guān)鍵詞：六角形零件，沖壓，模具 I ABSTRACT This graduation design is to design hexagonal parts stamping die, the parts is based on the materials of 08 f steel, thickness of 0.8 mm strip material for stamping. Design of the main class capacity including the parts of process analysis and die design and main parts design. The structure of the hexagon parts is more complex, need more working procedure to complete. The basic process including drawing, punching and blanking, deep drawing process of is the core of component forming process. At first, this paper analyses the technology of artifacts, determine the blank and the basic process of the workpiece and die form, then the location of the products one by one, the last link each workstation, this set of mold design. Keywords: hexagon parts, stamping, die design 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1沖壓模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1.1.1沖壓模具的現(xiàn)狀 1 1.1.2沖壓模具的發(fā)展趨勢 1 1.2沖壓成形與模具設(shè)計概述 2 1.3沖壓基本工序的分類 2 1.4沖壓模具設(shè)計一般步驟 3 1.5本次沖壓模具設(shè)計的意義 3 第2章 零件的成形工藝性分析 4 2.1產(chǎn)品的零件圖 4 2.2零件的工藝性分析 5 2.3零件拉深工序分析 5 2.4工藝方案與模具形式的確定 8 第3章 產(chǎn)品的排樣 9 3.1步距及條料寬度的確定 9 3.2工序及排樣圖設(shè)計 9 第4章 主要的設(shè)計計算 11 4.1材料利用率計算 11 4.2各工位拉深沖裁力的計算 11 4.3模具壓力中心的確定 13 4.4沖壓設(shè)備的選用 13 4.5主要凸、凹模刃口尺寸的計算 13 4.5.1沖裁間隙的確定 13 4.5.2凸、凹模刃口尺寸的計算方法 14 4.6凸、凹模強度校核 15 4.6.1凸模強度校核 15 4.6.2凹模設(shè)計與分析 16 第5章 模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 19 5.1定位零件 19 5.2級進模的送料 19 5.3卸料裝置與頂料裝置 20 5.4模架的選用 21 5.5模具閉合高度的確定 23 5.6模具動作過程分析 23 第6章 模具零部件的設(shè)計 24 6.1卸料螺釘?shù)倪x用 24 6.2凸模的設(shè)計 24 6.3凹模的設(shè)計 28 6.4彈簧的選擇 28 第7章 零件加工工藝的編制 29 7.1切口凸模 29 7.2第1次拉深凸模、沖中心孔凸模、沖周邊孔凸模 29 7.3六角形拉深凸模、臺階拉深凸模 30 7.4落料凸模 31 7.5凹模鑲塊 32 結(jié) 論 33 參考文獻 34 致 謝 35 IV 第1章 緒 論 1.1沖壓模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1沖壓模具的現(xiàn)狀 模具是機械制造業(yè)中技術(shù)比較先進、影響比較深遠的重要工藝裝備,具有較高的生產(chǎn)效率、材料利用率也比較高、制出的制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝的適應(yīng)性較其他技術(shù)好等特點,沖壓模具被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)、機械機械、航天航空行業(yè)、輕工業(yè)行業(yè)、電子電器行業(yè)、儀表行業(yè)等諸多行業(yè)。2005年中國模具的工業(yè)生產(chǎn)總值達到610億元之多,增長率同樣保持在25%的高水平狀態(tài)。行業(yè)的生產(chǎn)能力大約是世界總量的10%。僅僅落后于日本、美國，高居世界第三。然而，相比與國際的頂尖水平，中國的模具行業(yè)的不僅精度差距大、交貨周期長，模具的使用壽命也只有國際先進水平的一半左右，許多的大型、精密且技術(shù)含量相對較高的汽車覆蓋件沖壓模具以及精密沖裁模具，每年都發(fā)費了大量的金錢用于進口。[1] 1.1.2沖壓模具的發(fā)展趨勢 在當今社會科學技術(shù)持續(xù)發(fā)展以及機械化成形技術(shù)高速成長的背景作用之下，現(xiàn)代意義上的沖壓工藝技術(shù)必然會呈現(xiàn)出十分明顯與蓬勃的發(fā)展趨勢。沖壓工藝的發(fā)展顯現(xiàn)出了向著綜合化、集成化、智能化以及復合化的方向發(fā)展的趨勢。具體的來說，可將現(xiàn)如今技術(shù)條件支持下的沖壓工藝發(fā)展方向概括為如下三個方面： （1） 沖壓成形工藝技術(shù)的發(fā)展在數(shù)字化以及可控化方向取得了極其快速的發(fā)展與進步。同時，由于現(xiàn)代計算機技術(shù)的巨大影響，在沖壓成形工藝具體的實施過程中，應(yīng)用數(shù)字模擬技術(shù)可以顯著的提高沖壓工藝所得成品的實用性。與此同時，應(yīng)用這種數(shù)字模擬技術(shù)能夠與數(shù)字化的制造系統(tǒng)達到高度的集成與統(tǒng)一。不僅如此，如果配合控制技術(shù)及智能化技術(shù)，沖壓成形技術(shù)不僅僅局限于簡單形狀零件的成形，同時也可應(yīng)用于對汽車覆蓋件一類零件的成形。 （2） 對沖壓產(chǎn)品制造全過程加以了特別重視，由單一性的成形逐步向著全過程性甚至全生命性的整體性系統(tǒng)等諸多方向發(fā)展。借助這種方式，可以實現(xiàn)在沖壓工藝在實施的過程當中多目標以及全局性的綜合的優(yōu)化。 （3） 沖壓工藝技術(shù)在靈活性方面取得了長期有效的發(fā)展。在沖壓成形技術(shù)的發(fā)展過程當中，對復合工藝技術(shù)的應(yīng)用使得沖壓工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品不僅僅以毛坯模式表現(xiàn)出來，同時也可以對零件的制造以直接完成的形式表達出來。與此同時，單個零件的沖壓制造工藝也慢慢的向著整體性的結(jié)構(gòu)沖壓制造工藝方向發(fā)展。借助于此種方式，也可明顯的提高沖壓工藝技術(shù)的柔性優(yōu)勢。[2] 1.2沖壓成形與模具設(shè)計概述 沖壓--就是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對板料以及條料施加以壓力，使其產(chǎn)生分離或者產(chǎn)生塑性變形，進而得到目標零件的一種壓力加工方法。沖壓模具--在冷沖壓加工中，將金屬或非金屬材料加工成零件或者加工成半成品的一種特殊加工設(shè)備，稱為冷沖壓模具，俗稱為冷沖模。 在沖壓零件的生產(chǎn)加工過程中，合理的工藝、先進的模具以及高效的沖壓設(shè)備是三種必不可缺要素。 沖壓加工的特點： （1） 生產(chǎn)效率高及材料的利用率高； （2） 生產(chǎn)出來的制件復雜程度、精度以及一致性都比較的高； （3） 模具加工精度、技術(shù)要求以及生產(chǎn)的成本也都比較高。 由于冷沖壓加工擁有上述幾點突出的優(yōu)點，因此廣泛的應(yīng)用到了批量生產(chǎn)中，同時，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中也有著舉足輕重的地位，是民用工業(yè)以及國防工業(yè)中不可或缺的加工方法。 沖壓成形加工必須使用到模具，而模具是一種技術(shù)密集型的產(chǎn)品，模具的制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有加工難度高、精度高、所需的技術(shù)要求高以及所需的生產(chǎn)成本高等諸多特點。因此，只有在沖壓零件需要大批量生產(chǎn)的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能得到充分的發(fā)揮，才能獲得更好的經(jīng)濟效益。 1.3沖壓基本工序的分類 沖壓加工的零件，由于零件的尺寸、形狀、生產(chǎn)批量、精度要求以及原材料的性能等各方面都有著一定的差別，因此生產(chǎn)加工中所采用的沖壓工藝方法也有著許多不同的選擇，一般來說可以分為兩大類，分別為分離工序以及成形工序。分離工序是指使板料或者條料沿一定的輪廓線在沖壓力的作用下而產(chǎn)生分離進而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓件的這一類工序；成形工序是指坯料在不被破壞的條件下在沖壓力的作用下發(fā)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的一類工序。 上述兩類工序，根據(jù)沖壓方式的不同又具體分為以下幾種不同的基本工序。 分離工序：切斷、切舌、落料、沖孔、切邊、剖切、整修、精沖等。 成形工序：彎曲、卷邊、拉彎、扭彎、拉深、變薄拉深、翻孔、翻邊、卷邊、脹形、起伏、擴口、縮口、校形、旋壓、冷擠壓等。[3] 1.4沖壓模具設(shè)計一般步驟 （1） 查閱必要的文獻資料； （2） 基本確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式； （3） 進行模具設(shè)計所必要的工藝尺寸計算； （4） 模具的總體設(shè)計與選擇； （5） 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與安排； （6） 大致選定沖壓設(shè)備； （7） 繪制模具的總體裝配圖； （8） 繪制各非標準件的零件圖，以便表達零件結(jié)構(gòu)。 1.5本次沖壓模具設(shè)計的意義 通過本次沖壓模具的設(shè)計，可以提高學生的綜合運用能力，并運用所學的知識，解決工程實際問題的能力，從而為以后從事工程技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)，在設(shè)計過程中，需要細心，事實求是，認真對待，為以后走上工作崗位奠定一定的思想基礎(chǔ)。 34 第2章 零件的成形工藝性分析 2.1產(chǎn)品的零件圖 產(chǎn)品零件圖如圖2.1所示。 圖2.1產(chǎn)品零件圖 此產(chǎn)品的工件名稱為六角形零件， 生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，材料為08F，厚度t＝0.8 mm，公差要求為IT14級。 2.2零件的工藝性分析 該零件的零件圖及立體圖如圖2.1、2.2所示，零件有2處拉深，2處沖孔，1處落料，形狀較為規(guī)則，要求精度較低。主要工序：拉深、沖孔、落料。 2.3零件拉深工序分析 （一）零件成形特點 該零件屬于盒形件的拉深，在變形性質(zhì)上與圓筒形零件相同。但是在拉深時圓角區(qū)的材料會向直邊部分流動，使直邊部分會產(chǎn)生內(nèi)凹。 （二）毛坯形狀和尺寸的確定 六角形拉深不是簡單的旋轉(zhuǎn)體拉深，所以只能根據(jù)表面積不變原理及體積不變原理來計算毛坯的形狀和尺寸。 將毛胚當作一個圓，計算工件表面積時取工件中性層的面積。查看零件圖可知，六角形零件可分為零件上板、零件上板與正六邊形筒過渡圓角帶、正六邊形圓筒、底面倒角帶與臺階拉深帶、零件底板五個部分，設(shè)各部分對應(yīng)的中性層面積為A1、A2、A3、A4、和A5。工件毛坯中性層面積為各面積之和。 （1） 零件上板中性層面積A1 如圖2.3所示，易知， A1= （2-1） 其中R=6mm，六邊形對邊距取6.6mm，A6為正六邊形面積，正六邊形對邊距離為6.6mm，根據(jù)勾股定理算的正六邊形邊長為3.8mm，因此，正六邊形的面積A6=，將其代入式（2-1）有 圖2.3零件上板部分 （2） 零件上板與六邊形圓筒過渡圓角帶中性層面積A2 將過渡圓角帶分成六等份，每等份的面積為S，由于中性層弧長不變，展平后圓角帶將成為梯形組合，取其中的一個梯形分析，可得 （2-2） (2-3) 經(jīng)過計算，，，中性層弧長，。其中為梯形的下底邊長度，為梯形的下底邊長度，為梯形的高。將所的各值帶入式（2-2）可得 將的值代入式（2-3）可得 （3） 正六邊形筒中性層面積 正六邊形筒可分解為六個長方形，易知 （2-4） 式中 a為中性層正六邊形邊長，因為料厚為0.8 mm，可知中性層正六邊形的兩對邊距離為4.6 mm，即，h為正六邊形筒高，mm，代入式（2-4）有 （4） 底面倒角帶與臺階拉深帶中性層面積A4 由于臺階處半徑與倒角半徑相差不大，故將零件此部分中性層面積A4近似等于零件上板與正六邊形筒過渡圓角帶中性層面積A2，即 （5） 零件底板中性層面積A5 零件底板中性層面積為正六邊形面積，即 （2-5） 將正六邊形分為六個小的正三角形，其中為正三角形的底邊，為正六邊形的高，經(jīng)過計算可知，，，將其代入式（2-5）可以算的 綜上所述，零件毛坯中性層面積 由,求得，所以毛坯中性層為直徑為的圓。 （三）拉深系數(shù)的確定 此拉深件為盒形件拉深，盒形件拉深時，毛胚變形區(qū)的變形分布與相對圓角半徑r/B和毛胚的形狀有關(guān)。相對圓角半徑不同時，毛胚變形區(qū)直邊處與圓角處之間的應(yīng)力應(yīng)變間的相互影響不同，故要根據(jù)工件的相對圓角半徑r/B和相對高度H/r來設(shè)計拉深工藝。根據(jù)盒形件能否依次拉深成形，將盒形件分為兩類，凡是能一次拉深成形的盒形件為低盒形件;凡是需多次才能成形的盒形件稱為高盒形件。 拉深轉(zhuǎn)角半徑r=0.5mm，正六邊形邊長B=拉深高度H=4.0mm r/B=0.5/2.2=0.227，H/r=4.0/0.5=8.0。 查參考文獻[4]表19.4-21，r/B=0.2時，H/r=4~6，利用線性法求值r/B=0.227，可知其最大值小于6，最小值小于4，H/r=8.0>6?？膳袛嘣摵行渭儆诟吆行渭睢? 因此先進行預(yù)拉深，先拉深一個圓筒，設(shè)其直徑為、拉深高度為2.8mm、圓角半徑為1.3mm。 t/D=0.8/14.270.06，5.8/14.27=0.4，查參考文獻[3]表5-5，該圓筒可以一次拉深成形，第二次拉深成六角形，各圓角半徑r=0.8，高度為3.6mm。 2.4工藝方案與模具形式的確定 該零件有以下基本工序：切口、預(yù)拉深、六角形筒拉深、臺階拉深、沖中心孔、沖周邊孔、落料。根據(jù)這些基本工序擬出以下三種方案： 方案一：切口、預(yù)拉深、六角形筒拉深、臺階拉深、沖中心孔、沖周邊孔、落料。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：切口、預(yù)拉深、采用單工序模，六角形拉深、臺階拉深、沖周邊孔、落料采用復合模生產(chǎn)。 方案三：切口、預(yù)拉深、六角形筒拉深、臺階拉深、沖中心孔、沖周邊孔、落料。采用級進模生產(chǎn)。 方案一一共需要7套模具才能完成生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，浪費人力、物力、財力。因此，不予考慮。方案二由于使用了復合模，所以生產(chǎn)出來的零件質(zhì)量相對會比較高一點。也能滿足生產(chǎn)批量的要求。但其較方案三來說，其安全性要低，且成本要比級進模高，同時考慮到零件的結(jié)構(gòu)不復雜，精度要求也不是很高，因此采用方案三。 第3章 產(chǎn)品的排樣 3.1步距及條料寬度的確定 條料采用側(cè)刃定距，當條料的送進步距用側(cè)刃定位時，條料寬度必須增加側(cè)刃切去的部分，按下式計算條料寬度 （3-1） 式中L--條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； --為搭邊值，查參考文獻[3]表3-12，； --為側(cè)刃數(shù)，設(shè)計側(cè)刃數(shù)為2； --為側(cè)刃沖切的料邊寬度，查《沖壓工藝及模具設(shè)計》查表3-13，沖切后 條料寬度與導料板的間隙，得。 將其帶入式（3-1）有： 步距的計算公式為： （3-2） 式中--為步距； --為工件的搭邊； --條料長度方向沖裁件的長度； 查參考文獻[3]表3-12，最小值為2，取4，為14.3mm。將其代入式（3-2）中得： 因此，條料的寬度為22mm，步距為18.3mm。 3.2工序及排樣圖設(shè)計 沖壓材料厚0.8 mm，采用側(cè)刃定距。 排樣圖如圖3.1所示，共有7個工位。 第一工位: 切φ16 mm的圓弧口，此工位的作用是改善拉深條件，引導條料拉深時在條料進給方向變形，而條料寬度方向尺寸基本不變，使各工位能夠在條料正確的位置工作； 第二工位：拉深φ5 mm 的圓筒； 第三工位：拉深兩對邊距離為5.4 mm 的正六邊形筒； 第四工位：拉深兩個臺階，條料兩邊側(cè)刃定距； 第五工位：沖φ2 mm的中心孔； 第六工位: 沖三個φ1.8 mm 的邊界孔，導正銷導正； 第七工位：落料。 圖3.1排樣圖 第4章 主要的設(shè)計計算 4.1材料利用率計算 可知，一個根據(jù)產(chǎn)品的展開圖、排樣圖，步距的材料利用率h為： （4-1） 式中--沖裁件面積為； --一個步距內(nèi)沖裁件的數(shù)目，； --條料寬度，； --為步距，； 代入式（4-1）得： 查板材標準宜選的鋼板，每張可裁剪18張條料，每張可沖54個工件。 故每張板材的利用率為： 4.2各工位拉深沖裁力的計算 （1） 第一工位切口力的計算 切口時，其刃口可看成斜刃切口，沖裁斜刃時，沖裁力 (4-2) 式中--沖裁件周邊長度，； --材料厚度，； --材料抗剪強度，； --系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)。 代入式（4-2）得： (2) 第二工位拉深力的計算 為解決拉深過程中的起皺問題，一般拉深工序需要壓料裝置，查參考文獻[4]表19.4-42 ，故此次拉深要用彈性壓料裝置。 拉深力 （4-3） 式中為，為修正系數(shù)，查參考文獻[3]表5-8，取1，代入式（4-3）中有 (3) 第三工位拉深力的計算 同理驗證壓料裝置，此工位不需要壓料裝置。 拉深力 （4-4） 式中，，代入式（4-4）中有： (4) 第四工位臺階拉深力的計算 此處的拉深相當于彎曲，拉深力 （4-5） 式中為被校正部分的投影面積，，查參考文獻[3]表4-5，取30，代入式（4-5）中有： （5）第五、六工位沖孔力的計算 此處用平刃口模具沖裁，沖裁力 （4-6） 式中--沖裁件周邊長度，； --材料厚度； --材料抗剪強度； --系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取。代入式（4-6）有： (6) 第七工位落料力的計算： （4-7） 式中--沖裁件周邊長度，； --材料厚度； --材料抗剪強度； --系數(shù)。。代入式（4-7）有： (7) 卸料力與推件力的計算： 卸料力 (4-8) 推件力 (4-9) 式中、分別為卸料力和頂件力的系數(shù)，查參考文獻[3]表3-14，，，為同時卡在凹模內(nèi)沖裁件的數(shù)目，，,代入式（4-8）、（4-9）有： 綜上所述，所有工位所需的總力 4.3模具壓力中心的確定 如圖4.1所示，設(shè)壓力中心的坐標為，顯然，，以下求。 ，其中,,所以。 綜上所述，壓力中心為。 圖4.1壓力中心圖 4.4沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)計算的的總壓力,綜合各種因素，選擇壓力機的公稱壓力為，即JB23-100型開式雙柱可傾壓力機，壓力機的基本參數(shù)如表4.1。 表4.1JB23-100的基本參數(shù) 公稱壓力 （KN） 滑塊行程 （mm） 最大閉合高度（mm） 閉合高度調(diào)節(jié)量（mm） 工作臺尺寸（mm） 墊板尺寸（mm） 滑塊行程次數(shù)（min-1） 100 60 180 50 50 135 沖床選定后就可以取定模柄的尺寸，模柄裝入上模座的垂直度直接影響模具的配合精度。由于導柱導套的配合間隙很小，滾動導向模架又是過盈導向，因此保證模柄的裝配垂直度是是十分重要的。多工位級進模的模柄最好采用壓入式結(jié)構(gòu)，以易于保證模柄的垂直度要求，故模柄選用壓入式結(jié)構(gòu)模柄。 4.5主要凸、凹模刃口尺寸的計算 4.5.1沖裁間隙的確定 查參考文獻[3]表3-2 ，得最小間隙，最大間隙為。故沖裁間隙為。 4.5.2凸、凹模刃口尺寸的計算方法 沖模采用凸模與凹模分別加工法，工件精度為IT14，磨損系數(shù)，凸、凹模的制造公差和查參考文獻[3]表3-4可知，和必須滿足： ，否則采用，進行計算。下面按照各個工位依次分析。 （1） 切口工位 可以把這個工位看作是沖孔，孔尺寸為，，沖孔的時候由于凸模和凹模之間會產(chǎn)生摩擦，凸模會越磨越小，而會影響成形出來的孔的尺寸。一般情況先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 （4-10） （4-11） 由于和不滿足，故按，進行計算得=0.0064mm，=0.0096mm。將所得數(shù)據(jù)代入式（4-10）和（4-11）得： （2）第一次拉深工位 此工序相當于沖孔，孔的尺寸為，同切口工位，。根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計標準。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；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。將所得數(shù)據(jù)代入式（4-10）和（4-11）得： （3） 第二次拉深工位 此工序與第一次拉深類似，尺寸為，同切口工位，。根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計標準。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；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。將所得數(shù)據(jù)代入式（4-10）和（4-11）得： （4） 臺階拉深工位 尺寸為，同切口工位，。根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計標準。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；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。將所得數(shù)據(jù)代入式（4-10）和（4-11）得： （5） 沖中心孔工位 孔的尺寸為，同切口工位，。根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計標準。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；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。將所得數(shù)據(jù)代入式（4-10）和（4-11）得： （6） 沖周邊孔工位 孔尺寸為，同切口工位，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計標準。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；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。將所得數(shù)據(jù)代入式（4-10）和（4-11）得： （7） 落料工位 工件尺寸為，同切口工位，根據(jù)計算原則，落料時以凹模為設(shè)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，將凹模尺寸減小最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 （4-12） （4-13） 對于，將各數(shù)據(jù)代入（4-12）和（4-13）得： 對于，將各數(shù)據(jù)代入（4-12）和（4-13）得： 4.6凸、凹模強度校核 4.6.1凸模強度校核 一般情況下，凸模的強度是足夠的，不必進行強度計算，但對于細長的凸模，或凸模斷面尺寸較小而毛坯厚度又比較大的情況下，必須進行承壓能力和抗縱向彎曲能力兩方面的校驗。 對于沖孔凸模來說主要受縱向壓應(yīng)力，所以一般只要校核其截面抗壓強度即可，若沖頭尺寸特別小時也要校核其抗彎強度，而彎曲沖頭只要校核其抗彎強度即可。 （1） 凸模承載能力得校核 校核凸模承壓能力時，應(yīng)使凸模最小截面的壓應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用壓應(yīng)力[]，即 （4-14） 式中--沖裁力； --圓形凸模最狹窄處得面積； --凸模材料的許用壓應(yīng)力，大小為1200MPa。 將數(shù)據(jù)代入（4-14）中有： （2） 凸?？箯澞芰Φ眯：? 對于有導向裝置的凸模，其受力情況相當于兩端固定的壓桿，其不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的凸模最大長度為 (4-15) 其中d=1.8mm，F(xiàn)=5292.8/3，代入式（4-15）有： 綜上所述，凸模強度合適。 4.6.2凹模設(shè)計與分析 查參考文獻[3]表3-19，材料壁厚為0.8mm時，最小壁厚2.3mm，所設(shè)計的凹模壁厚都大于2.3mm，故凹模的強度合適。凹模設(shè)計成鑲塊結(jié)構(gòu)，本套模具共有七個工位，其中，切口工位和第一次拉深工位合并成一個鑲塊，如圖4.2所示，凹模塊由兩個Ф4mm的圓柱頭定位銷釘定位在凹模固定板上，使其不能水平移動，臺階使其垂直方向不能移動。 圖4.2切口拉深凹模俯視圖 如圖4.3所示，此凹模鑲塊上安排了第二次拉深、臺階拉深、沖中心孔三個工位，其中，在臺階拉深的同時用側(cè)刃定距，以保證步距進給準確。凹模塊由兩個Ф4mm的圓柱頭定位銷釘定位在凹模固定板上，使其不能水平移動，臺階使其垂直方向不能移動。 圖4.3第二次拉深、臺階拉深、沖中心孔凹模俯視圖 如圖4.4所示，此凹模鑲塊上有沖φ1.8 mm的周邊孔、落料兩個工位，凹模塊由兩個φ4mm的圓柱頭定位銷釘定位在凸模固定板上，使凹模不能移動，臺階使其垂直方向不能移動。 圖4.4沖周邊孔、落料凹模俯視圖 第5章 模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5.1定位零件 條料在模具中必須有正確的位置，才能保證沖裁出完整的合格零件。正確位置是依靠定位零件來保證的。根據(jù)條料形式、模具結(jié)構(gòu)、沖件精度、生產(chǎn)效率等綜合考慮，此模具采用以下定位零件。 一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確方向送進，稱為送進導向，二是在送料方向的限位，控制板料一次送進的距離，稱為送料步距。本套模具設(shè)計側(cè)刃進行定步距，并配合側(cè)刃擋塊使用，并配合導正銷使用，側(cè)刃擋塊擋住條料使條料停止前進，側(cè)刃擋塊下面裝有彈性橡皮，當上模座閉合時，將擋塊同時向下運動壓縮橡皮，橡皮儲存彈力；當上模座離開時，擋塊在橡皮的作用下復位，以擋住下一個步距的條料。側(cè)刃零件圖如圖5.1所示，側(cè)刃、擋塊、條料的布置如圖5.2所示。 圖5.1側(cè)刃零件示意圖 圖5.2側(cè)刃、條料和側(cè)刃擋塊的相對位置 5.2級進模的送料 條料采用電動機送料，電動機與一套傳動機構(gòu)配合使用，傳動機構(gòu)遇到一定的阻力就停止推動條料。這個阻力來自側(cè)刃擋塊。導料裝置采用帶浮動槽的導料銷。 5.3卸料裝置與頂料裝置 由于模具工作期間要對條料壓料，本模具卸料裝置采用彈性卸料板卸料，彈性元件采用彈簧，具體尺寸如圖5.3所示。 圖5.3卸料板 含拉深工序的級進模在拉深工序時一定要頂料裝置，以使拉深后條料能繼續(xù)送進。頂料裝置如圖5.4、5.5、5.6所示。 圖5.4頂桿1 圖5.5頂桿2 圖5.6頂桿3 注：頂桿1、2長度均減小0.8mm 5.4模架的選用 參考參考文獻[4]第3版，此次設(shè)計選用滑動導向模座，參考《中國模具設(shè)計大典》表22.4.12和表22.4.12，選用凹模周界為L=200mm、B=100mm，材料選用HT200的對角導柱模座，對角導柱上模座標記為“對角導柱上模座200×100×35GB/T2855.1-1990”，對角導柱下模座標記為“200×100×45GB/T2855.2-1990”。 圖5-5和圖5-6中1為上模座，2為凸模墊板，3為凸模固定板，7為彈性卸料板，9為凹模固定板，10為凹模墊板，11為下模座，28為模柄，30為圓柱銷，31為螺釘，32為導套，33為導柱，35為螺釘，36為圓柱銷。其說明及其參數(shù)如下： （1） 上模座：材料選用HT200，對角導柱上模座標記為“200×100×35GB/T2855.1-1990”。 （2） 凸模墊板：承受夾板上的沖頭的作用力，保證彈簧有足夠的壓縮行程。由于模具上許多沖頭都要靠它來支撐，也是主要的受力板，所以對材料的要求較高，材料為 Cr12，材料的淬火硬度50HRC左右，尺寸為200×100×8。 （3） 凸模固定板：對凸模及側(cè)刃起夾持和定位的作用，材料為Cr12，尺寸為200×100×20。 （4） 彈性卸料板：在合模時起壓料的作用，在開模時起卸料的作用，而且可以當作凸模的導向板，模板需要一定的硬度和耐磨性，故材料選Q235，切材料有淬火的要求，淬火硬度為，尺寸為200×100×14。 （5） 凹模固定板：材料為Cr12，且材料有淬火要求，淬火硬度56～60HRC，尺寸為200×100×20。 （6） 凹模墊板：材料為 Cr12，材料的淬火硬度50HRC左右，尺寸為200×100×8。 （7） 下模座：材料選用HT200，對角導柱下模座標記為“200×100×45GB/T2855.2-1990”。 （8） 模柄：該模具為小型模具，模柄安裝孔尺寸為，壓入式模柄，材料為Q235-A·F，直徑D=34mm，高度為80mm，這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度，它與模座孔采用過渡配合H7/m6。 （9） 圓柱銷：材料為45鋼，D6×55，數(shù)量為2 ，標準為GB/T 119-1986。 （10） 螺釘：材料為45鋼，M10×50，數(shù)量為4， 標準為GB/T 71-1985。 （11）導套：標準為GB/T 2861.7，型號為A型。 （12）導柱：標準為GB/T2861.2-1990，型號為A型。 （13）螺釘：材料為45鋼，M10×65，數(shù)量為4，標準為GB/T 71-1985。 （14）圓柱銷：材料為45鋼，D6×70，數(shù)量為2，標準為GB/T 119-1986。 圖5.5裝配主視圖 圖5.6裝配側(cè)視圖 5.5模具閉合高度的確定 根據(jù)壓力機規(guī)格可知其最大閉合高度為180mm，封閉高度調(diào)節(jié)量為50mm。 （5-1）H為模具的閉合高度，H=45+35+8+8+20+20+14+0.8+20=170.8mm，壓力機的最大閉合高度,最小閉合高度，代入式（5-1） （mm） 綜上所述，壓力機與模具的閉合高度合適。 5.6模具動作過程分析 本模具為多工位級進模，靠電動機連續(xù)送料，當條料遇到側(cè)刃擋塊時料停止 ，側(cè)刃定步距，工作時，先將條料送進四個步距，上模閉合，進行切口工序，拉深，同時頂桿下面的彈簧儲存能量被壓縮，當上模上升后，條料被彈簧頂起，在電動機的推進下繼續(xù)前進，當條料碰到側(cè)刃擋塊時，條料被側(cè)刃擋塊擋住，條料停止前進，上模再次向下工作，側(cè)刃切掉條料兩邊，然后進行臺階拉深工序，同理頂桿下面的彈簧儲存能量被壓縮，當上模上升后，條料被彈簧頂起，在電動機的推進下繼續(xù)前進，當條料前進一個步距后，開始沖中心孔，沖周邊孔，第七個工序開始落料。這樣，一個完整的零件生產(chǎn)出來了。 第6章 模具零部件的設(shè)計 6.1卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板選擇采用卸料螺釘安裝在上模，為了保證裝配后卸料板的平行性，所有的卸料螺釘?shù)拈L度和卸料螺釘孔的深度必須保持完全一致。本次設(shè)計中采用圓柱頭卸料螺釘，其各種參數(shù)參考《中國模具設(shè)計大典》第3版表22.5-63螺紋為M10的一列，長度L自己根據(jù)模具結(jié)構(gòu)設(shè)為58mm。材料為45鋼，熱處理硬度35-40HRC。其在模具上的安裝形式如圖6.1所示。 圖6.1卸料螺釘安裝示意圖 6.2凸模的設(shè)計 主要設(shè)計的是凸模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法，下面逐一的對各凸模的具體結(jié)構(gòu)和固定進行分析。 （1） 切口凸模 在垂直方向上，設(shè)計一個軸肩，通過凸模固定板固定，使其只有能夠繞其中心旋轉(zhuǎn)這一個自由度，但是，由于切口凸模的刃口形式，旋轉(zhuǎn)會影響切口的位置。因此，在其軸肩處設(shè)至一個防轉(zhuǎn)的銷釘。其長度主要是根據(jù)模架的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，具體結(jié)構(gòu)如圖6.2和圖6.3所示。 圖6.2切口凸模零件示意圖 圖6.3切口凸模安裝示意圖 （2） 圓筒拉深凸模 在垂直方向上設(shè)計一個軸肩，通過凸模固定板固定，由于旋轉(zhuǎn)并不會對其工作產(chǎn)生影響，故不需要防轉(zhuǎn)裝置。其長度主要是根據(jù)模架的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如圖6.4和6.5所示。 圖6.4圓筒拉深凸模零件示意圖 圖6.5圓筒拉深凸模安裝示意圖 （3） 六角形拉深凸模 在垂直方向上，設(shè)計一個軸肩，通過凸模固定板固定，使其只有能夠繞其中心旋轉(zhuǎn)這一個自由度，但是，由于切口凸模的刃口形式，旋轉(zhuǎn)會影響該制件的形狀，不能得到所需要的零件。因此，在其軸肩處設(shè)至一個防轉(zhuǎn)的銷釘。其長度主要是根據(jù)模架的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如圖6.6和6.7所示。 圖6.6六角形拉深凸模零件圖 圖6.7六角形拉深凸模安裝示意圖 （4） 臺階拉深凸模 在垂直方向上，設(shè)計一個軸肩，通過凸模固定板固定，使其只有能夠繞其中心旋轉(zhuǎn)這一個自由度，但是，由于切口凸模的刃口形式，旋轉(zhuǎn)會影響該制件的形狀，不能得到所需要的零件。因此，在其軸肩處設(shè)至一個防轉(zhuǎn)的銷釘。其長度主要是根據(jù)模架的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如圖6-8和6-9所示。 圖6.8臺階拉深凸模零件示意圖 圖6.9臺階拉深凸模安裝示意圖 （5） 沖中心孔凸模 在垂直方向上設(shè)計一個軸肩，通過凸模固定板固定，由于旋轉(zhuǎn)并不會對其工作產(chǎn)生影響，故不需要防轉(zhuǎn)裝置。其長度主要是根據(jù)模架的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如圖6.10和6.11所示。 圖6.10沖中心孔凸模零件示意圖 圖6.11沖中心孔凸模安裝示意圖 （6） 沖周邊孔凸模 沖周邊孔凸模與沖中心孔凸模的設(shè)計類似，在這里就不再做過多說明。 （7） 落料凸模 在垂直方向上設(shè)計一個軸肩，通過凸模固定板固定，由于凸模軸肩以下部分與凸模固定板是多邊形配合，因此凸模不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，不需要防轉(zhuǎn)裝置，其長度主要是根據(jù)模架的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如圖6.12所示。 圖6.12落料凸模零件示意圖 注：凸模長度方向尺寸精確到小數(shù)點后1位 6.3凹模的設(shè)計 凹模采用鑲塊，具體的設(shè)計已經(jīng)在4.2說明的比較清楚了，在這里就不再重復。 6.4彈簧的選擇 在彈性卸料板上設(shè)有彈簧，如圖所示。彈簧的主要作用是彈性卸料與壓料，以保證工件質(zhì)量。查參考文獻[5]附錄表13選擇到的合適的彈簧是： 彈簧絲直徑d=3mm，彈簧中徑D=18mm，節(jié)距t=6.13mm，最大工作負荷F=388N, 因為彈回的力不是很大，所以不需要進行驗算。 第7章 零件加工工藝的編制 7.1切口凸模 切口凸模加工工藝如表7.1所示。其零件圖如圖6.2所示。 表7.1切口凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處 理 退火后硬度<240HBS 3 車削 兩端面及外圓 數(shù)控車床 4 線切割 切割凸模刃口 線切割機床 5 銑削 銑防轉(zhuǎn)銷孔 數(shù)控銑床 6 磨削 磨外形，單邊去掉材料0.15mm 磨床 7 熱處理 淬火并回火檢驗硬度是否為60-62HRC 8 磨削 磨削外輪廓達到零件圖的要求 磨床 注：毛坯尺寸為70×25×25的立方形坯料。 7.2第1次拉深凸模、沖中心孔凸模、沖周邊孔凸模 這三種凸模的加工工藝大致相同，如表7.2所示。其零件圖如圖6.4、6.10所示。 表7.2第一次拉深、沖中心孔、沖周邊孔凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火后硬度<240HBS 3 車削 車兩端面及外圓 數(shù)控車床 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 4 磨削 磨外形，單邊去材料0.15mm 磨床 5 熱處理 淬火并回火檢驗硬度是否為60-62HRC 6 磨削 磨削外形達到零件圖的要求 磨床 注：毛坯尺寸為70×20×20的立方形坯料。 7.3六角形拉深凸模、臺階拉深凸模 這兩種凸模的加工工藝大致相同如圖表7.3所示。其零件圖如圖6.6、6.8所示。 表7.3六角形拉深凸模、臺階拉深凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火后硬度<240HBS 3 車削 車兩端面及外圓 數(shù)控車床 4 線切割 切割凸模工作部分的不規(guī)則形狀 線切割機床 5 銑削 銑防轉(zhuǎn)銷孔 數(shù)控銑床 6 磨削 磨外形，單邊去材料0.15mm 磨床 7 熱處理 淬火并回火檢驗硬度是否為60-62HRC 8 磨削 磨削外形達到零件圖的要求 磨床 注：毛坯尺寸為70×20×20的立方形坯料。 7.4落料凸模 落料凸模加工工藝如表7.4所示。其零件圖如圖6.12所示。 表7.4落料凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火后硬度<240HBS 3 車削 車兩端面及外圓 數(shù)控車床 4 線切割 切割出不規(guī)則的凸模外形及臺階的外形 線切割機床 5 磨削 磨外形，單邊去材料0.15mm 磨床 6 熱處理 淬火并回火檢驗硬度是否為60-62HRC 7 磨削 磨削外形達到零件圖的要求 磨床 注：毛坯尺寸為70×30×30的立方形坯料。 7.5凹模鑲塊 這三種凹模鑲塊的加工工藝大致相同。如表7-5所示。其零件圖如圖4.2、4.3、4.4所示。 表7-5凹模鑲塊加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 1 水切割下料 切割毛坯 水切割機床 2 熱處理 退火后硬度<240HBS 3 銑外形 將凹模鑲塊的外形銑出 銑床 4 磨削 精磨上下面，去材料3mm 磨床 5 熱處理 淬火并回火檢驗硬度是否為60-62HRC 6 鉆銷釘孔 配鉆銷釘孔 鉆床 7 粗銑凹?？滓约皞?cè)刃及側(cè)刃擋塊裝配孔 立銑刀粗銑 銑床 8 精銑凹模孔以及側(cè)刃及側(cè)刃擋塊裝配孔 使用用帶5°斜度的銑刀精銑凹?？走_到零件圖要求 銑床 注：毛坯尺寸為90×25×60的立方形坯料。 結(jié) 論 這次畢業(yè)設(shè)計的題目時六角形零件沖壓模具設(shè)計，綜合課題任務(wù)書中的各項要求，我設(shè)計了一套級進模來完成該零件的生產(chǎn)，其中，拉深工序是這次設(shè)計的重中之重，特別是六角形外形的拉深。送料方式則采用普通電動機送料，同時配合側(cè)刃及側(cè)刃擋塊定步距，導正銷進行精定距，導料裝置則采用導料銷，卸料板用的是彈性卸料板，凹模采用鑲塊式凹模，設(shè)計中從毛坯到零件的成形，一共有7個工位，按照順序分別是，切口工位、第一次拉深工位、六角形拉深工位、臺階拉深工位、沖中心孔工位、沖周邊孔工位、以及落料工位。本文首先對工件的工藝性進行了分析，確定了工件的毛坯和基本工藝方案以及模具形式，然后對產(chǎn)品的工位逐一分析，最后將各個工位聯(lián)系起來，設(shè)計出此套模具。  參考文獻 [1]劉勝國．我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[Ｊ]．黃石理工學院學報.2007(1):12． [2]彭忠. 沖壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及沖壓模具設(shè)計的基本思路[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè).2013：14. 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[15]劉占軍.多工位級進模及實例精解[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009 致 謝 經(jīng)過兩個多月的努力，這次的六角形零件沖壓模具的設(shè)計終于落下帷幕，兩個多月的努力，兩個多月的汗水，付出了很多，也學到了很多。在這里我要感謝那些在這一過程中幫助過我的所有人。首先是我的指導老師梁亮，很多東西，都不是課本，資料上所能學到的，老師的細心指導與建議，讓我學到很多東西，沒有問題往往才是最可怕的。有問題才能發(fā)現(xiàn)錯誤。 指導老師不僅只是傳授了我們設(shè)計中的相關(guān)知識，同時還教導我們無論是在工作還是在學習等方面都要養(yǎng)成嚴肅、認真、細心、守時的良好作風，衷心的感謝指導老師對我的悉心指導。 然后，我也非常感謝我的評閱老師張昊，你的評閱讓我能夠更好的完善我的畢業(yè)設(shè)計，同時也讓我養(yǎng)成了嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。 最后，我要感謝在這過程中一起做畢業(yè)設(shè)計的所有同學，因為你們的幫助和陪伴，我才能堅持下來，并完成設(shè)計。 學生簽字： 日 期：