月牙片沖裁20模具設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計沖裁件20xx指導(dǎo)教師 x教授學(xué)院名稱：工程學(xué)院 專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化論文提交日期：論文答辯日期： 答辯委員會主席： 陳燕評 閱 人： 陳燕_目 錄1.前言 3 1.1 設(shè)計的目的和意義 3 1.2 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 3 1.3 我國塑料模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.4 AUTOCAD軟件的介紹 52.沖裁件成型工藝分析 63. 工藝方案的確定 74 .排料、裁板計算材料利用率 75. 確定模具結(jié)構(gòu) 86 沖裁件精度設(shè)定 87.凹凸模尺寸設(shè)定 88.沖裁力設(shè)計 99.壓力機(jī)的選取 1010.壓力中心計算 1011.模具基本尺寸 1112.模具設(shè)計 1113.總

2、結(jié) 1314.參考資料 141 前言1.1 設(shè)計的目的和意義模具在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越重要，社會上需要大批的模具從業(yè)人員。為了提高模具設(shè)計的知識水平，進(jìn)一步認(rèn)識和掌握計算機(jī)輔助設(shè)計，增強(qiáng)自身競爭力，本次的沖裁件設(shè)計將盡量利用大學(xué)所學(xué)的相關(guān)知識，包括模具設(shè)計準(zhǔn)則要求，機(jī)械力學(xué)計算，材料力學(xué)等知識進(jìn)行設(shè)計。本設(shè)計是用Pro/E軟件進(jìn)行的塑料模具設(shè)計，又是計算機(jī)輔助設(shè)計這一抽象概念的一個具體體現(xiàn)，在此，可以了解到利用Pro/E軟件進(jìn)行模具設(shè)計的具體操作步驟。在以往課本上學(xué)到的都是一些單純的理論知識，如何將其應(yīng)用到實踐中呢？在這里，Pro/E軟件的應(yīng)用貫穿到整個設(shè)計過程中，無論是沖裁件模具還是推

3、桿件的結(jié)構(gòu)的設(shè)計，都實現(xiàn)了理論知識與實際操作的有機(jī)結(jié)合，這不僅有利于模具理論水平和軟件的應(yīng)用技能的提高，而且在老師指導(dǎo)下，通過獨立查找資料，更培養(yǎng)了分析問題、解決問題等綜合能力。1.2 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它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。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益

4、受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中6090的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車

5、模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。單一個型號的汽車所需模具就達(dá)幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車須要不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。1.3 我國塑料模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過

6、機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，我國塑料模具制造水平已有較大提高，每年都以15的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了很大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到2m，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/m

7、in以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無圖制造。隨著現(xiàn)代工業(yè)特別是汽車、家電等工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)咨分析認(rèn)為，我國模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的,未來的模具市場中, 注塑模具的發(fā)展速度

8、將高于其它模具,并且在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家許多。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此

9、，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。1.4 AutoCAD軟件的介紹AutoCAD是由美國Autodesk歐特克公司于二十世紀(jì)八十年代初為微機(jī)上應(yīng)用CAD技術(shù)而開發(fā)的繪圖程序軟件包，經(jīng)過不斷的完善，現(xiàn)已經(jīng)

10、成為國際上廣為流行的繪圖工具。 AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進(jìn)行各種操作。它的多文檔設(shè)計環(huán)境，讓非計算機(jī)專業(yè)人員也能很快地學(xué)會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應(yīng)用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。AutoCAD軟件具有如下特點：(1)具有完善的圖形繪制功能。(2)有強(qiáng)大的圖形編輯功能。(3)可以采用多種方式進(jìn)行二次開發(fā)或用戶定制。(4)可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。(5)支持多種硬件設(shè)備。(6)支持多種操作平臺(7)具有通用性、易用性，適用于各類用戶此外，從AutoCAD2000開始，該系統(tǒng)又增添了許多強(qiáng)大的功能，如AutoC

11、AD設(shè)計中心（ADC）、多文檔設(shè)計環(huán)境（MDE）、Internet驅(qū)動、新的對象捕捉功能、增強(qiáng)的標(biāo)注功能以及局部打開和局部加載的功能，從而使AutoCAD系統(tǒng)更加完善.AutoCAD軟件用途廣泛包括：工程制圖：建筑工程、裝飾設(shè)計、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、水電工程、土木施工等等。工業(yè)制圖：精密零件、模具、設(shè)備等。服裝加工：服裝制版。電子工業(yè)：印刷電路板設(shè)計。廣泛應(yīng)用于土木建筑、裝飾裝潢、城市規(guī)劃、園林設(shè)計、電子電路、機(jī)械設(shè)計、服裝鞋帽、航空航天、輕工化工等諸多領(lǐng)域。2 沖裁件成型工藝分析2.1 沖裁件的材料分析抗拉強(qiáng)度b(MN/m2) >=550 屈服強(qiáng)度s(MN/m2) >=200 伸長率5

12、（%）=40 收縮率（%）=55 硬度 ：187HB;90HRB;200HV化學(xué)組成：碳 C ：0.12，硅 Si：1.00， 錳 Mn：2.00，硫 S ：0.030，磷 P ：0.035鉻 Cr：17.0019.00，鎳 Ni：8.0011.00 ，鈦 Ti：5(C-0.02)0.80熱處理規(guī)范及金相組織：熱處理規(guī)范：1)固溶9201150快冷;2)根據(jù)需方要求可進(jìn)行穩(wěn)定化處理, 熱處理溫度為850930,但必須在合同中注明特性及應(yīng)用=用途：金屬結(jié)構(gòu)件，心部強(qiáng)度要求不高的的滲碳或氰化零件，拉桿、連桿、吊鉤、車鉤、螺栓、螺母、套筒、軸及焊接件。；脫氧方法：F、b、Z 金相組織：組織特征為奧氏

13、體型。2.2沖裁件的工藝分析該材料算是中小零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，適合中大批量生產(chǎn)，利用沖裁模進(jìn)行沖裁的時候，考慮到要用沖孔，又有落料，所以在模具設(shè)計中，我使用了復(fù)合模，沖孔和落料同時進(jìn)行。1. 因為材料厚度為1.2mm>0.3mm 可以使用側(cè)邊導(dǎo)料。2. 零件左右7孔因為與中間7有位置要求，所以在沖裁時一次對其沖裁，可以較好保證其位置精度。3、 工藝方案的確定 本沖件所需的基本工序為沖孔、落料、一般可采用： 方案（1），單工序模；生產(chǎn)率低，積累誤差大，生產(chǎn)不夠安全，模具簡單，制造容易，但結(jié)合現(xiàn)狀實現(xiàn)不太可能。 方案（2），連續(xù)模；生產(chǎn)率高、誤差小，生產(chǎn)安全，模具較復(fù)雜，制造稍難。 方案 （

14、3），復(fù)合模；生產(chǎn)率高，誤差小，生產(chǎn)安全，模具復(fù)雜，制造困難。 由于零件的形狀負(fù)責(zé)不規(guī)則，不對稱，而且沖孔的要求的位置精度比較高，所以要采用復(fù)合模進(jìn)行加工，這樣可以提高生產(chǎn)率又可以提高精度。又由于內(nèi)孔與外壁的厚度較小，所以采用正裝復(fù)合模。4 排料、裁板計算材料利用率（1）、排料 制件最大輪廓尺寸為60mm，批量較大，為了操作方便，采用單列直排。如圖： 最小搭邊a=1.8mm,最小側(cè)邊值a1=2mm，所以取正搭邊a=4mm,側(cè)搭邊值a1=4mm 查表3-14（文獻(xiàn)1P46），計算條料寬度：公式見（3-21）（文獻(xiàn)1P46）條料寬 B=60+2x4=68mm.首件距： C=a1=0mm由于材料厚度

15、比較厚，所以工件間間隙也取4mm保證工作的安全。(2)、裁板 根據(jù)材料與厚度查材料手冊可知，再通過計算確定最佳裁板尺寸，此處省。5、 確定模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)形式1.采用復(fù)合模進(jìn)行沖裁，而且是正向送料，由于復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用導(dǎo)料銷和擋料銷比較方便和經(jīng)濟(jì)。2.模具主要組成部件：下模座，導(dǎo)桿，導(dǎo)柱，彈簧卸料板，凸模，凸模固定板，凹模，頂料板，上模座。 6 沖裁件精度設(shè)定 此沖裁件厚度為1.2mm，精度等級使用IT12級1. 7孔公差=0.36mm2. 外部尺寸22mm，24mm，60mm公差1.21mm尺寸公差為0.6R11.1mm尺寸公差為0.24 凸凹模精度等級為IT11級7.凹凸模尺寸設(shè)定 相

16、關(guān)設(shè)計尺寸有7mm ，22mm ，60mm ，24mm ，1mm ，R11.1mm，R6mm1、 沖孔凹凸模計尺寸計算：以凸模為基準(zhǔn)，查表得孔間間距公差查表為0.15 （查文獻(xiàn)表4-17可確定公差，等級為IT9級）2、落料凹凸模計算：由于工件外形復(fù)雜，所以用凸，凹模配作法進(jìn)行計算，與凹模的設(shè)計為基準(zhǔn)。分為三種情況：a=60mm ，b=22mm ，c=R11.1mm，d=24mm， e=1mm，f= R6mm計算得：，這些為凹模的尺寸。凸模尺寸為：以0.050.3mm雙面間隙與落料凹模配作。8.沖裁力設(shè)計 在計算沖裁工藝力的時候，包括計算卸料力，推件力和頂件力。因此在計算總沖裁力的時候應(yīng)該將上述

17、力相加，使用公式： F= F+ F+ F7mm 孔沖裁力F=Ltb=21.98 *1.2*550=14506.8N F=Kx*F=0.04*14506.8=580.3NF=Kt*F=0.55*14506.8=7978.7NF= F+ F+ F=23065.8N外輪廓沖裁力計算F=Ltb=161.8*1.2*550=106788NF=Kx*F=0.04*106788=4271.5NF=Kt*F=0.55*106788=58733.4NF= F+ F+ F=228525.9N 總沖裁力F=F1*3+F2 =251591.7N =251.6KN 9.壓力機(jī)的選取壓力機(jī)的類型有很多，根據(jù)沖裁的要求可以

18、分出不同類型的壓力機(jī)，其對應(yīng)當(dāng)適用范圍自然也是不同的，具體由下圖可以看出 經(jīng)上述分析，因為模具的總閉合高度是195mm，屬于中行程，所以可以選用中行程壓力機(jī)，完成沖孔落料的工步。 經(jīng)過上述計算可以知道沖裁力的理論值是251.6KN，在選用壓力機(jī)的時候，根據(jù)實際需要應(yīng)該要使公稱力是理論壓力的1.3倍以上，所以壓力機(jī)的公稱壓力為251.6KN*1.3=327.1KN，因此選擇壓力為400KN的壓力機(jī)。10.壓力中心計算 由上圖可以看出，根據(jù)壓力中心的計算公式 X=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5)/(L1+L2+L3+L4+L5) 所以壓力中心X=39*（3.14*7*3 =31

19、.53mm 因此此模具的壓力中心在模具正中間，高度是31.53mm。11模具基本尺寸 3根據(jù)工件的最大長度和凹模的周長，選擇標(biāo)準(zhǔn)的模架，尺寸如下。凹模周界|L: 160 外形尺寸|L1: 315 閉合高度H|min: 165凹模周界|B: 100 外形尺寸|B1: 100 閉合高度H|max: 2001上模座 數(shù)量1 規(guī)格: 160×100×322下模座 數(shù)量1 規(guī)格: 160×100×403導(dǎo)柱 數(shù)量1 規(guī)格: 24×1604導(dǎo)套 數(shù)量1 規(guī)格: 24×80×3012.模具設(shè)計裝配圖：工作過程：用導(dǎo)料銷和擋料銷定位，上模下

20、壓時，凸凹模和凹模進(jìn)行落料，料卡在凹模中，同時沖孔凸模與凸凹模內(nèi)孔進(jìn)行沖孔，沖孔廢料卡在凸凹模孔內(nèi)。當(dāng)上下模分開始，廢料會自動掉下來，而卡在凹模里的沖件由頂件裝置頂出凹模面。固定板和墊塊的選擇： 由于從閉合的高度和模架的選擇再有工作的行程計算，最后得出墊塊的厚度為：8mm，模具固定板為20mm，網(wǎng)狀彈簧厚度為18mm，卸料板厚度為：16mm。凹凸模：技術(shù)要求：由于不是規(guī)則的形狀，所以固定結(jié)構(gòu)用規(guī)則的矩形來進(jìn)行固定。經(jīng)過計算和校核得厚度為4mm，寬度為4mm。凹模： 技術(shù)要求：螺釘固定孔的安裝位置和工作孔的位置精度等方面的要求，還有擋料銷和導(dǎo)料銷的定位位置精度。凹模的高度H=Kb（大于等于15mm），根據(jù)表3-24查出的值，可選擇H=20mm，壁厚C=（1.52）H，選擇壁厚C=40mm。沖孔凸模：技術(shù)要求：