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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設(shè)計中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 課題名稱 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務(wù)書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 2009 年 4 月 10 日 河南機電高等專科學校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 畢業(yè)設(shè)計題目 支板的沖壓工藝與模具設(shè)計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造專業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 2009 年 05 月 10 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 學 生 姓 名 學 號 設(shè)計題目 支板的沖壓工藝與模具設(shè)計 起 迄 日 期 2009 年 3 月 11 日 5 月 20 日 指 導 教 師 2009 年 03 月 11 日 畢 業(yè) 設(shè) 計任 務(wù) 書 1 本畢業(yè)設(shè)計課題來源及應達到的目的 通過這次畢業(yè)設(shè)計使學生學會知識的綜合運用 對大學三年所學的專業(yè)課程以及專 業(yè)基礎(chǔ)課程進行全面的復習和總結(jié) 通過設(shè)計使學生知道如何查閱資料 思考問題 最 終解決問題 對模具設(shè)計與制造有個全面的認識 畢業(yè)后有設(shè)計簡單模具的能力 為以 后職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ) 同時 要求學生認識到自己所學知識的不足 養(yǎng)成謙虛好學的好 習慣 仔細認真的一絲不茍的工作作風 2 本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術(shù)要求 工作要 求等 1 了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 分析鋼板的成形工藝并確定其工藝方案 3 模具主要設(shè)計計算 4 繪制模具總裝圖 并繪制零件圖 5 模具的裝配及調(diào)試 6 得出設(shè)計結(jié)論 工件名稱 支板 生產(chǎn)批量 大批量 材料 Q235 厚度 1 2 mm 工件形狀如圖所示 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領(lǐng)導 年 月 日 插圖清單 1 支板零件圖 6 2 排樣圖 9 3 落料凹模示意圖 10 4 壓力中心的確定 12 5 凹模 15 6 推件塊示意圖 16 7 凸凹模結(jié)構(gòu)示意圖 17 8 彈性體示意圖 18 9 開式雙柱可傾式壓力機型號和技術(shù)參數(shù)圖 20 10 模具總裝示意圖 22 支 板 的 沖 壓 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 摘 要 本設(shè)計題目為復合模具設(shè)計 采用典型倒裝復合模具設(shè)計 通過工藝分析 工藝 方案的確定 確定了模具設(shè)計的方向 通過對支板零件尺寸的分析 確定了毛坯尺寸 計算沖裁力 來計算壓力中心 選擇壓力機和壓力機的噸位 本設(shè)計運用了沖裁工藝及模具設(shè)計的專業(yè)知識 首先 通過分析制件的結(jié)構(gòu)工藝 去選擇模具的類型 然后 分析了制造制件所用的材料進而確定凸凹模的尺寸 也為 凸 凹模的材料及壓力機選擇提供有了依據(jù) 最后經(jīng)過總體分析沖裁件的特征 確定 了模具設(shè)計參數(shù) 選擇其他零件及卸料裝置 關(guān)鍵詞 凸凹模 凸模 凹模 Support plate stamping process and die desigen ABSTRACT The design for the complex subject of mold design using a typical flip complex mold design Through process analysis process identification program to determine the direction of the mold design through parts of the support plate size analysis to determine the rough size calculating punching power to calculate the pressure center select the tonnage presses and presses The use of blanking process design and die design expertise First by analyzing the parts of the structure of technology to choose the type of mold then analysis of manufacturing parts of the material used to determine the size of convex and concave mold as well as convex concave mold and the material selection has been based on press After blanking the final pieces of the overall analysis of the characteristics of the mold to determine the design parameters choose the other parts and discharge devices Keywords Bump Die Die Punch 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 1 緒 論 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?主要原因是我國在沖壓基 礎(chǔ)理論及成形工藝 模具標準化 模具設(shè)計 模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達 的國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期等方面 與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 據(jù)不完全統(tǒng)計 2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多 家 從業(yè)人員約 50 多萬人 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭 模具企業(yè)總體上訂 單充足 任務(wù)飽滿 2004 年模具產(chǎn)值 530 億元 進口模具 18 13 億 美元 出口模具 4 91 億美元 分別比 2003 年增長 18 32 4 和 45 9 進出口之比 2004 年為 3 69 1 進出口相抵后的進凈口達 13 2 億美元 為凈進口量較大的國家 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中 有一半以上是自產(chǎn)自用的 在模具企業(yè)中 產(chǎn)值過億元 的模具企業(yè)只有 20 多家 中型企業(yè)幾十家 其余都是小型企業(yè) 近年來 模具行業(yè) 結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復雜 長壽命中高檔模具 及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 專業(yè)模具廠數(shù)量增加 能力提高較快 三 資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 國企股份制改造步伐加快等 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速 但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要 我國尚存在 以下幾方面的不足 第一 體制不順 基礎(chǔ)薄弱 三資 企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了 積極的推動作用 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進行之中 但總體來看 體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟 再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱 因此 行業(yè)發(fā)展還不 盡如人意 特別是總體水平和高新技術(shù)方面 第二 開發(fā)能力較差 經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 水平較低 且不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場中經(jīng)常處于被動地位 我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值 約合 1 萬美元 國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15 20 萬美元 有的高達 25 30 萬美 元 與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理 真正實現(xiàn)現(xiàn)代化 企業(yè)管理的企業(yè)較少 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 2 第三 工藝裝備水平低 且配套性不好 利用率低 雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先 進的加工設(shè)備 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多 特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多 由于體制和資金等原因 引進設(shè)備不配套 設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍 設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決 裝備 水平低 帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題 第四 專業(yè)化 標準化 商品化的程度低 協(xié)作差 由于長期以來受 大而全 小而全 影響 許多模具企業(yè)觀念落后 模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低 專業(yè)化分工 不細 商品化程度也低 目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具 商品模具只占 45 左右 其馀為自 產(chǎn)自用 模具企業(yè)之間協(xié)作不好 難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù) 與國際水平相 比要落后許多 模具標準化水平低 標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量 成本有較大 影響 對模具制造周期影響尤甚 第五 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能 質(zhì)量和品種往往會影響模 具質(zhì)量 壽命及成本 國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比 無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格 都 有較大差距 塑料 板材 設(shè)備等性能差 也直接影響模具水平的提高 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展 雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在 過去的十多年得到了快速發(fā)展 但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距 尚不能 完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求 未來的十年 中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方 向包括以下幾方面 1 模具日趨大型化 2 在模具設(shè)計制造中廣泛應用 CAD CAE CAM 技術(shù) 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4 在塑料模具中推廣應用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù) 5 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù) 7 模具的精度將越來越高 8 模具研磨拋光將自動化 智能化 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 3 9 研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機 電器 儀器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產(chǎn)制作 表現(xiàn)出的高效率 低成本 高精度 高一致性和清潔環(huán)保的特性 是其他加工制造方 法所無法替代的 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的 重要標志 并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 近幾年 全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面 世界模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美國 日本 法國 瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一 國外模具總量中 大型 精密 復雜 長壽命模具的比例占到 50 以上 國外模具 企業(yè)的組織形式是 大而專 大而精 2004 年中國模協(xié)在德國訪問時 從德國工 模具行業(yè)組織 德國機械制造商聯(lián)合會 VDMA 工模具協(xié)會了解到 德國有模具企業(yè) 約 5000 家 2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元 其中 VDMA 會員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展 國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計 模具工藝設(shè)計 高級鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技術(shù)水平比較高 故人均 產(chǎn)值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右 而國外模具工 業(yè)發(fā)達國家大多 15 20 萬美元 有的達到 25 30 萬美元 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70 以上 而我國才達到 45 大學三年的學習即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)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 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 使模具的需要不斷增加 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 模具是一種特殊的模型 用來塑造 制造 產(chǎn)品 從工藝的角度 模具是一種成型 制品的特殊工藝裝備 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 在電子 汽車 電機 電器 儀表 家電和通訊等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都依靠模具成形 模具質(zhì)量的高低 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 4 決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低 因此 模具被稱之為 工業(yè)之母 模具又是 效益放大器 用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值 往往是模具自身價值的幾十倍 上百倍 目前 我國 沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較的落后 主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形 工藝 模具標準化 模具設(shè)計 模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相 當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國 家的模具相比差距相當大 隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展 各行各業(yè)對模具的需求量越來越 大 技術(shù)要求也越來越高 雖然模具種類繁多 但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需 要 又有較高技術(shù)含量 特別是目前國內(nèi)尚不能自給 需大量進口的模具和能代表發(fā) 展方向的大型 精密 復雜 長壽命模具 模具標準件的種類 數(shù)量 水平 生產(chǎn)集 中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響 因此 一些重要的模具標準件也必須重點 發(fā)展 而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度 這樣才能不斷提高我國模具標準化水 平 從而提高模具質(zhì)量 縮短模具生產(chǎn)周期 降低成本 由于我國的模具產(chǎn)品在國際 市場上占有較大的價格優(yōu)勢 因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展 根據(jù)上述需要量大 技術(shù)含量高 代表發(fā)展方向 出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn) 品 而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ) 屬于有條件 有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品 沖壓是一種先進的少無切削加工方法 具有節(jié)能省材 效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 重 量輕 加工成本低等一系列優(yōu)點 在汽車 航空航天 儀器儀表 家電 電子 通訊 軍工 日常用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用 據(jù)統(tǒng)計 薄板成型后 制造了相當 于原材料的12倍的附加值 在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中 與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一 在現(xiàn) 代汽車工業(yè)中 沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59 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 生產(chǎn)實習 我熟練地掌握了機械制圖 機械設(shè)計 機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)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(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)資料 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 5 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(guān)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(shè)計工作者應有的素質(zhì) 設(shè)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(shè)計 1 沖壓件工藝性分析 沖裁件為 Q235 鋼 是碳素結(jié)構(gòu)鋼 強度較高 零件外形簡單 結(jié)構(gòu)對稱 是由圓 弧和直線組成的 沖裁件內(nèi)外形所能得到的經(jīng)濟精度為 IT7 IT14 孔中心與邊緣距離 尺寸公差為 將以上精度與零件的精度要求相比較 可以認為該零件的精度要m4 0 求能夠在沖裁加工中得到保證 其他尺寸標注 生產(chǎn)批量等也均符合沖裁的工藝要求 故決定采用沖壓方式進行加工 原始資料 工件名稱 支板 生產(chǎn)批量 大批量 材料 Q235 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 6 厚度 1 2 mm 工件形狀如圖 1 所示 圖 1 2 工藝方案的確定 該零件所需的基本沖壓工序為沖孔和落料 可擬訂出以下三種工藝方案 方案一 兩個單工序模分別兩次加工 即 落料 沖孔 方案二 沖孔 落料復合模 方案三 沖孔 落料級進模 采用方案一 沖模的結(jié)構(gòu)簡單 制造周期短 價格低 而且通用性好 但是壓力 機一次行程內(nèi)只能完成一個工序 生產(chǎn)率低 工件的累計誤差大 操作不方便 由于 該工件為大批量生產(chǎn) 方案二和方案三更具有優(yōu)越性 可以采用沖孔 落料復合模或 沖孔 落料連續(xù)模 采用方案二 復合模的行為精度和尺寸精度容易保證 且生產(chǎn)效率高 盡管模具 結(jié)構(gòu)比較復雜 但由于零件的幾何結(jié)構(gòu)簡單對稱 模具的制造并不困難 采用方案三 級進模 適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn) 模具強度高 生產(chǎn)效 率也高 針對該零件 雖然級進模制造復雜性和價格要比復合模低 但零件的沖裁精 度較差 欲保證沖壓件的形位精度 需要在模具上設(shè)置導正銷對條料精定位 故模具 制造 安裝較復合模復雜 通過上述三種方案的分析比較 該零件的沖壓生產(chǎn)方案采 用方案二的復合模為佳 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 7 3 必要的工藝計算 3 1 排樣設(shè)計 設(shè)計復合模時 首先要設(shè)計條料排樣圖 該零件具有 T 形特點 直排列時材料的 利用率較低 采用直對排 見圖 2 的排樣方案可以提高材料的利用率 減少廢料 查表 2 9 得搭邊值為 工件間 a 1 0mm 和側(cè)面 a 1 2mm 采用導料銷送料 因此采用無側(cè)壓裝置的送料方式 條料寬度的計算公式為 0max02 CDB 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a 側(cè)搭邊值 代入數(shù)據(jù)計算 取得 條料寬度 B 43 2 1 9 54 mm 02 0 步距 A D a 50 1 51mm 材料利用率的計算 根據(jù)一般的市場供應情況 原材料選用 550mm 2000mm 1 2mm 的冷軋薄鋼板 每 塊可剪 54mm 500 mm 規(guī)格條料 40 條 材料剪切利用率達 90 以上 由材料利用率通 用計算公式 10 BAnS 式中 S 單個沖裁件的面積 S 1249 24mm 24 3529 38 1625 n 單個步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量 n 2 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 8 B 條料寬度 mm A 送料步距 mm 得一個步距內(nèi)材料的利用率為 81 6 10542 9 圖 2 排樣圖 3 2 計算凸 凹模刃口尺寸 查 2 4 表得間隙值 mZZ16 0 18 0inmax 3 2 1 沖孔 mm 凸 凹模刃口尺寸的計算 由于零件結(jié)構(gòu)簡單 精度要求不高 8 所以采用凸 凹模分開加工的方法制作凸 凹模 其凸模 凹模刃口尺寸計算如下 查表 2 5 得凸 凹模制造公差 2 凸 02 凹 校核 0 18 0 126 0 054mm 0 04mm 滿足 maxZin 凸 凹 maxZin 凸 的條件 凹 查表 2 6 得 IT14 級時磨損系數(shù) x 0 5 查式 2 5 8 0 5 0 1 8 05 mm 0min凸凸 xd 02 02 8 05 0 0126 8 176 mm凹凹凹 iz 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 9 3 2 2 外形落料凸 凹模刃口尺寸的計算 對外輪廓的落料由于形狀較復雜 故 采用配合加工法 這種方法由利于得到最小的合理間隙 放寬對模具的加工設(shè)備的要 求 其凸 凹刃口部分的尺寸計算如下 當以凹模為基準時 凹模磨損后刃口尺寸都增大 因此屬于 A 類尺寸 查表 2 6 得磨損系數(shù) 當 0 50 時 0 5 為 x x 當 0 50 時 0 75 按公式 2 8 A A 凹 40 A 凹模尺寸 mm 凹 A 相對應的沖裁件基本尺寸 mm 沖裁件的公差 mm 35 35 0 75 0 4 35 3 mm凹 1 0 1 0 50 50 0 5 0 84 50 42 mm凹 418 0 2 0 8 8 0 75 0 1 8 075 mm凹 41 0 25 0 R8 8 0 75 0 1 8 075 mm凹 41 0 25 0 落料凹模的基本尺寸與凹模相同 分別是 35 3mm 50 42mm 8 075mm 不必標注 公差 但要求在技術(shù)條件中注明 凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制 保證最小雙面 合理間隙值 最大不超過 落料凹模刃口部分尺寸示意圖mZ126 0in mZ18 0ax 見圖 3 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 10 圖 3 落料凹模刃口部分尺寸示意圖 3 3 沖裁力的計算 落料力 F Lt 50 8 2 2 27 02 2 8 9 14 82 1 2 450落 b 152 66 1 2 450 82438 2N 82 44kN 式中 F 沖裁力 kN L 沖裁周邊長度 mm t 材料厚度 mm 材料抗拉強度 MPa b 沖孔力 F 孔 Lt 8 1 2 450 13564 8N 13 565kNb 沖孔時的推件力 n 推F推k孔 取直壁式刃口的凹模刃口形式 由表 2 21 查的 h 6 則 n h t 6 1 2 5 查表 2 7 得 0 05 故推k n 5 0 05 13 565 kN 3 391 kN推 推 孔 落料式的卸料力 F卸 卸k落 查表 2 7 得 0 03 故卸k F 0 03 82 44kN 2 473kN卸 卸 落 式中 K 推 F 卸 推件力系數(shù) n 同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件 或廢料 數(shù) n h t h 凹模洞口直刃壁高度 mm t 板料厚度 mm 總沖壓力 F 總為 F F 孔 82 44 13 565 3 39 2 47 111 865 kN總 落 推 卸 3 4 壓力中心的確定 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 11 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力 機滑塊的中心線相重 否則 沖壓時滑塊就會承受偏心載荷 導致滑塊導軌與模具的 導向部分不正常的磨損 還會使合理的間隙得不著保證 從而影響制件的質(zhì)量和降低 模具的壽命甚至損壞模具 該零件的結(jié)構(gòu)形狀對稱 如圖 4 所示 屬于簡單的幾何圖形 對于這類零件沖裁 的壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上 因零件左右對稱即取 0 故只需計算 取零件總高度的一半 cXcY 1 2 35 8 21 5mm 故刃口輪廓的壓力中心坐標為 0 21 5 cY 圖 4 零件的輪廓 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 12 4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)以上分析 本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序 且孔邊距較大 可采用 倒裝復合模具 可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件 卸料可靠 便于操作 工件 留在落料凹?？锥粗?應在凹?？自O(shè)置推件塊 卡在凸凹模上的廢料有卸料板推出 而沖孔廢料則可以在下模座中開通槽 使廢料從孔洞中落下 由于在該模具中壓料是 由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的 所以卸料板還應具有壓料的作用 因此 選用彈性卸料板來卸下條料廢料 因是大批量生產(chǎn) 采用手動送料方式 從右向左送進 為卻保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性 選用導柱 導套導向 由于該零件導向尺寸較小 且精度要求不高 所以此處采用后側(cè)導柱模架 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 13 5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 1 凸模 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 包括以下幾方面 5 1 1 落料凸 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi) 由于要設(shè)置推薦塊 所以凹模刃口應采用直通形刃口 由于凹模簡 單 同時為了降低凹模加工難度和凹模結(jié)構(gòu)的復雜程度 得到較高的結(jié)構(gòu)強度 凹模 易采用整體式 采用直壁式凹模刃口 查表 2 21 取得刃口高度 h 6mm 凹模外形尺 寸計算公式如下 凹模厚度 H 不小于 15mm ks 凹模壁厚 C 1 5 2 H 式中 k 厚度系數(shù) s 垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離 C 凹模壁厚 mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離 查表 2 22 取凹模厚度系數(shù) K 0 35 凹模厚度 H 0 35 43 15 05mm ks 凹模壁厚 C 1 5H 1 5 15 05 22 55mm 凹模的外形尺寸確定 凹模外形長度 L 50 2 22 55 95 1mm 凹模外形寬度 B 43 2 22 55 98 1mm 凹模板整體尺寸標準化為 100mm 100mm 22mm T10A JB T 7653 94 凹模結(jié)構(gòu)和設(shè)計尺寸如下圖 5 所示 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 14 圖 5 凹模示意圖 5 1 2 推件塊的設(shè)計 該模具中 被凸凹模推入落料凹模的沖壓件被設(shè)置在落料凹模內(nèi)的推件塊推出 推件塊的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計如圖 6 所示 推件塊的端面外形應跟落料凹模的刃口形狀一 致 整體外形應設(shè)計成臺階式以便與凹模配合完成推件 而在沖裁時不致與把推件塊 推出滑到模外 推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模面 0 2 0 5mm 其中與落料凹模接觸的部分按凹模尺寸進行配做 保證單邊間隙 0 1 0 2mm 推 件塊采用 45 鋼 熱處理硬度為 43 48HRC 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 15 圖 6 推件塊示意圖 5 1 3 沖孔 mm 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 為了增加凸模的強度與剛度 凸模非工作部分直徑應制成逐漸增大的多級式 且 它的外形尺寸較小 所以選用 B 形圓凸模 凸模固定板厚度取 16mm 凸模長度根據(jù)結(jié) 構(gòu)上的需要來確定 L 16 22 1 39mmh 落 料 凹 模凸 模 固 定 板h 由于此凸模直徑較小 但長度較短 則強度和剛度足夠 所以無需對其進行強度 校何 沖裁時凸模進入凹模刃口 1mm 5 1 4 凸凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 本模具為復合沖裁模 除了沖孔凸模和落料凹模外 還有一個凸凹模 根據(jù)整體 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要 凸凹模的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7 所示 確定凸凹模安排在模架上的 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 16 位置時要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù) 使壓力中心與模柄中心重合 校核凸凹模的強度 查表 2 23 得凸凹模的最小壁厚為 3 2mm 而實際的最小壁厚 為 10mm 故符合要求 凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制 并保證雙面間隙為 0 126 0 180mm 凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸 10mm 的公差 應比零件所標注的精 度高 3 4 級 即定為 0 15mm 圖 7 凸凹模結(jié)構(gòu)示意圖 5 2 落料彈性元件的設(shè)計 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選 2 個橡膠彈簧 聚氨酯彈性體 每個彈簧的預壓力為 2 2473 2 1236 5N 卸預 F 1 確定橡膠的自由高度 根據(jù)選用橡膠的原則可知 由于 35 45 0H許H0H 10 15 故 25 30 由于 t 1 預H工 0工 修 模工 作 h 5 7 2mm 所以橡膠的自由高度 為 0 3 5 28 8mm 取 30mm03 25工H工H0 經(jīng)校何 故橡膠的高度 選取合適 許 預 工 0 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 17 2 確定橡膠的橫截面積 A 根據(jù)橡膠選用的原則可知 為使橡膠滿足壓力的要求 則 AP 所以 可以確定橡膠彈簧的面積預F 卸 A P 1236 5N 2 1Mpa 589預F2m 3 確定橡膠彈簧的平面尺寸 選用圓筒形橡膠彈簧 根據(jù)摸具結(jié)構(gòu)取中間小徑 d 10mm 外徑 D 可根據(jù)橫截面積 A D d 求出 D 4 2 5897 10 30mm 橡膠彈簧形狀如圖 8 所示 4 校核橡膠彈簧的自由高度 D 1 在 0 5 D 1 5 的范圍內(nèi) 不會導0H 0H 致橡膠的失穩(wěn) 可以使用 5 橡膠的安裝高度 30 3 27mm 裝 0預 圖 8 聚氨酯彈性體 5 3 模架的設(shè)計 模架的各零件標記如下 上模座 110 130 25mm HT200 GB T2855 5 下模座 110 130 30mm HT200 GB T2855 6 導 柱 A20h51 20mm 20 JB T 2861 1 導 套 A20H6 70 28mm 20 GB T 2861 6 模 柄 40 60mm Q235 墊板 100 100 6mm 45 JB T7643 3 卸料板 100 100 10mm Q235 凸凹模高度 53mm 凸模固定板 100 100 16mm 45 JB T7643 2 凹模 100 100 22mm T10 JB T7653 94 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 18 模具工作時閉合高度 H 閉 h h h h t h h h上 模 座 墊 板 凸 模 固 定 板 落 料 凹 模 凸 凹 模 墊 板 下 模 座 25 6 16 22 1 2 53 10 30 164mm 該模具采用內(nèi)六角螺釘和銷釘緊固 具體選用標準件如下 內(nèi)六角螺釘 M10 50 GB T 70 1 2000 M10 30 GB T 70 1 2000 圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 M8 70 JB T 7650 6 圓柱銷 A8 55 GB T 119 1986 A4 8 GB T 119 1986 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 19 6 沖壓設(shè)備的選擇 開式雙柱可傾式壓力機型號和技術(shù)參數(shù) 型號 J23 3 15 J23 6 3 J23 10 J23 16F JH2 25 公稱 壓力 KN 31 5 63 100 160 250 滑塊 行程 mm 25 35 45 70 75 最大 閉合 高度 mm 120 150 180 205 260 工作 臺尺 寸 mm 160 250 230 310 240 370 300 450 370 560 墊板 尺寸 30 110 30 140 35 170 40 210 50 260 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 20 mm 模柄 孔尺 寸 mm 25 40 30 55 30 55 40 60 40 60 最大 傾斜 角度 45 35 35 35 30 選擇型號為 JH2 25 的開式雙柱可傾壓力機能滿足使用要求 其主要技術(shù)參數(shù)為 公稱壓力 250KN 滑塊行程 75mm 最大閉合高度 260mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm 工作臺尺寸 370mm 560mm 前后 左右 墊板尺寸 50mm 260mm 厚度 直徑 模柄孔尺寸 40mm 60mm 直徑 深度 最大可傾角 30 7 繪制模具總裝圖 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 21 圖 9 模具總裝圖 模具的動作過程是 條料沿兩個擋料銷從右向左送進 活動擋料銷控制其送進步 距 上模下行 進行沖裁 導柱 導套對上下模的運動起到可靠的導向 凹模接觸活 動擋料銷時 擋料銷被壓下 上端面與板料平齊 所以凹模不必設(shè)置相應的讓位孔 沖裁完畢 卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由夏末部分的彈性卸料裝置卸下 沖孔廢料 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 22 由下模部分的落料孔落下 沖裁下的工件卡在凸模上 隨上模一起回程 上行到一定 位置 打桿碰到曲柄壓力機上的打料橫桿 打桿和推件塊把工件推出模外 完成一次 沖裁 如此循環(huán)進行連續(xù)沖裁 附 說明書中所有 查表 XXX 見公式 XXX 的內(nèi)容均來自原紅玲主編的 沖壓工 藝與模具設(shè)計 一書 結(jié)束語 大學三年的學習即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)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) 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 23 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 CAD 制圖 機械設(shè)計 機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)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 模具設(shè)計這 個實踐性非常強的設(shè)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(shè)計步驟有了一個大概的認 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 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(shè)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(guān)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(guān) 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(shè)計 工作者應有的素質(zhì) 支板屬于復合沖裁件 分沖孔和落料兩部分 分析其工藝性 并確定工藝方案 根據(jù)分析確定本制件可以采用復合模具完成 然后根據(jù)沖裁力選取沖裁時用的的壓力 機 本設(shè)計主要是進行沖孔 落料模具設(shè)計 需要計算沖孔 落料時凸 凹模間的刃 口間隙 凸 凹模尺寸和公差 并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu) 然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖 因制件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單 適合選用標準模架 要保證零件的順利加工和取件 必須有可靠的定位 頂出裝置 足夠的開模高度 因此需要確定導柱 導套的長度 以達到要求 模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單 它可以選用標準的模架 直接對模板進 行加工 選材容易 成本低 制造周期短 這次沖孔落料復合模具的設(shè)計 是理論知識與實踐有機的結(jié)合 更加系統(tǒng)地對理 論知識做了更深切貼實的闡述 設(shè)計中 充分利用和查閱了各種資料 運用了大學期 間學到的模具專業(yè)知識和所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識 特別是原來所學的一些專業(yè)基礎(chǔ)課 如機械 CAD 制圖 模具材料 公差配合與技術(shù)測量 冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深 刻的理解 使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中 同時還使我更 清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題 如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪 費材料 保證工件的經(jīng)濟性 加工工藝的合理性等 這次設(shè)計是對過去所學過的機械方面的知識進行了一次溫習和總結(jié) 將所學過的 知識串在了一起 并與同學進行充分討論 盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計 在設(shè)計的 過程中 有一定的困難 但有指導老師的悉心指導和自己的努力 相信這次畢業(yè)設(shè)計 完成的比較好 同時通過設(shè)計使我認識到 要想做為一名合理的模具設(shè)計人員 必須 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 24 要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ) 實踐經(jīng)驗 熟悉多種工藝及加工方法 要多總結(jié)勤學習 并不 斷學習新知識新技術(shù) 樹立終身學習的觀念 把理論知識應用到實踐中去 并堅持科 學 嚴謹 求實的精神 大膽創(chuàng)新 突破新技術(shù) 為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻 由于學生水平有限 而且缺乏經(jīng)驗 設(shè)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原紅玲老師 她仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè) 計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議 原紅玲老師知識淵博的 誠懇的為人 使我受益匪淺 在畢業(yè)設(shè)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郭會芳同學 和她在一起討論 研究使我受 益非淺 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 25 歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束 敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查 它是對我們?nèi)陙硭鶎W課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復習 也是一次理論聯(lián)系 實踐的訓練 它在我們的學習中占有重要的地位 在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考 查閱 各種有關(guān)模具方面的資料 請教各位老師有關(guān)模具方面的問題 并且和同學的探討 模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題 使我在這短暫的時間里 對模具的認識有了 一個質(zhì)的飛躍 經(jīng)過近三個月的努力 我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學生涯 劃上一個圓滿的句號 為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ) 最后 我非常慶幸在三年的學習 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 原紅玲主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 8 2 翟德梅主編 模具制造技術(shù) M 北京 化工工業(yè)出版社 2005 5 3 楊占堯主編 沖壓模具設(shè)計手冊 M 北京 高等教育出版社 2008 3 4 高軍主編 沖壓模具與標準件選用與設(shè)計指南 M 北京 化工工業(yè)出版社 5 李學鋒主編 模具設(shè)計與制造實訓教程 M 北京 化學工業(yè)出版社 2004 7 6 許德珠主編 機械工程材料 M 北京 高等教育出版社 2001 6 7 寇世瑤主編 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2004 7 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 26 8 高為國主編 模具材料 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 2 9 孫鳳勤主編 沖壓與塑壓成型設(shè)備 M 北京 高等教育出版社 2008 8 10 陳于萍主編 互換性與技術(shù)測量 M 北京 高等教育出版社 2005 7 11 劉鵬主編 中文版 AutoCAD 基礎(chǔ)教程 M 北京 航空工業(yè)出版社 2005 9 12 肖祥芷主編 模具設(shè)計大典 三 南昌 江西科技出版社 2002 10