畢業(yè)設(shè)計(jì)論文管卡級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)含全套CAD設(shè)計(jì)圖紙

1、管卡級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)的模具為管卡級(jí)進(jìn)模，使用方便可靠。該模具主要有沖孔、切斷、彎曲等工序。首先通過(guò)對(duì)制件進(jìn)行工藝分析、確定沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式，然后目 錄1 緒論12 制件工藝分析22.1 材料分析22.2 零件結(jié)構(gòu)42.3 尺寸精度43 確定工藝方案53.1 沖裁工藝方案的確定53.2 沖裁工藝方法的選擇54 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式74.1 模具的選擇74.2 定位裝置74.3 卸料裝置74.4 導(dǎo)向方式的選擇74.5 模架75 模具工藝參數(shù)計(jì)算95.1 計(jì)算毛坯尺寸95.2 排樣設(shè)計(jì)115.3 搭邊值的確定125.4 條料寬度的計(jì)算135.5 導(dǎo)板間間距的確定135.6 材料利

2、用率的計(jì)算146 計(jì)算沖裁力166.1 計(jì)算沖裁力的公式166.2 壓力的計(jì)算166.2.1 總沖裁力166.2.2 卸料力的計(jì)算176.2.3 推料力的計(jì)算176.2.4 頂件力的計(jì)算186.2.5 彎曲力的計(jì)算186.2.6 總沖壓力的計(jì)算196.2.7 壓力機(jī)的初選197 模具壓力中心的確定228 沖裁模間隙的確定239 刃口尺寸的計(jì)算259.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則259.2 刃口尺寸計(jì)算259.2.1 計(jì)算凸凹模刃口尺寸269.2.2 落料刃口計(jì)算279.3 沖裁刃口尺寸289.4 彎曲部分刃口計(jì)算299.4.1 最小相對(duì)彎曲半徑Rmin/t299.4.2 彎曲部分工作尺寸的計(jì)算2

3、910 主要零部件的設(shè)計(jì)3210.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3210.1.1 凹模外形尺寸的計(jì)算3210.1.2 凹模材料的選用3410.2 凸凹模的設(shè)計(jì)3510.3 外形凹模的設(shè)計(jì)3510.4 內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì)3510.4.1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3510.4.2 凸模尺寸計(jì)算3510.4.3 凸模材料的選用3610.5 彎曲凸模的設(shè)計(jì)3710.6 彈性元件的選擇3710.7 卸料板的設(shè)計(jì)3810.8 推件裝置的設(shè)計(jì)3810.9 擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)3910.10 模架及其它零件的設(shè)計(jì)3910.10.1 模座的設(shè)計(jì)3910.10.2 模柄的選用4010.10.3 模架的設(shè)計(jì)4011 模具總裝圖42結(jié)論43致謝44參考

4、文獻(xiàn)45附錄461 緒論模具，作為高效率的生產(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(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒(méi)有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)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(fù)雜的零件制品。沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)

5、生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。研究和發(fā)展模具技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日益提高，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品名為管卡，其用途是固定各類(lèi)管道。在日常生活中廣泛使用，需求量極大。產(chǎn)品外形為U形彎曲件，制造精度要求不高，按IT14級(jí)進(jìn)行加工。該產(chǎn)品生產(chǎn)采用Q235材料。為了提高其經(jīng)濟(jì)效益，本產(chǎn)品可用模具大批量生產(chǎn)，所以就用該產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)作為

6、畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。2 制件工藝分析 圖2-1 零件圖工件名稱(chēng)：管卡生產(chǎn)批量：大批量材 料：Q235工件厚度：t=1.5mm工件精度：IT14級(jí)2.1 材料分析首先制件為彎曲件，這就要求材料具有良好的塑性，另外制件還得有一定強(qiáng)度，保證在使用中不易彎曲變形。從經(jīng)濟(jì)角度及大批量的角度考慮，材料價(jià)格不宜過(guò)高。表2-1可知Q235的抗剪強(qiáng)度為310380Mpa。從而得出Q235的塑性較好，有一定強(qiáng)度，沖裁性較好，適合普通沖裁加工，故選擇Q235材料。表2-1 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱(chēng)牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度（Mpa）普通碳素鋼Q195未退火260-320Q235310-380Q275400-5002.2 零件

7、結(jié)構(gòu)該零件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)尖角，厚度適中，制件分布有8兩個(gè)對(duì)稱(chēng)孔，孔離工件邊緣最小為4mm。根據(jù)零件形狀來(lái)分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。2.3 尺寸精度零件上的尺寸都沒(méi)有尺寸公差，屬于自由尺寸，所以尺寸公差由公差等級(jí)表查得，經(jīng)查表2-2，確定各尺寸公差：、。通過(guò)查公差表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。表2-2 常見(jiàn)零件公差等級(jí)表公差等級(jí)IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm33661010181830305050808012012018018025025031531540040050034456781012141618

8、2045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.

9、970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.553 確定工藝方案3.1 沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。3.2 沖裁工藝方法的選擇沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種。單工序沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。級(jí)進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機(jī)的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。表

10、3-1 單工序沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能比較項(xiàng)目單工序模復(fù)合模級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)批量小批量中批量和大批量中批量和大批量沖壓精度較低較高較高沖壓生產(chǎn)率低，壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成二個(gè)以上工序高，壓力機(jī)在一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化的可能性較易，尤其適合于多工位壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)通用性通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)沖模制造的復(fù)雜性和價(jià)格結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，價(jià)格低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)

11、，比級(jí)進(jìn)模低沖裁較簡(jiǎn)單零件時(shí)低于復(fù)合模綜合模具的特點(diǎn)（見(jiàn)表3-1）有如下三種方案可選?。悍桨敢唬翰捎脝喂ば蚰?，由于其生產(chǎn)批量小，精度低，操作不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。方案二：采用復(fù)合模沖裁其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制件廢料排出較復(fù)雜。方案三：采用級(jí)進(jìn)模沖裁，由于制件需要精度不高，且級(jí)進(jìn)模安全性比較高，又因制件自身的特殊性，采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。除此之外，該方案制件廢料易排出，所以采用此方案較為合適。通過(guò)以上分析，應(yīng)采用方案三，即該模具應(yīng)采用級(jí)進(jìn)模沖裁。4 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式4.1 模具的選擇由以上沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)模沖壓，所以模具類(lèi)型為級(jí)進(jìn)模。4.2 定位裝置該模具采用固定擋料銷(xiāo)控制條料的

12、進(jìn)送步距，采用導(dǎo)料板控制條料的方向，有側(cè)壓裝置。4.3 卸料裝置條料的卸除：因?yàn)楣ぜ牧虾駷?.5mm，相對(duì)較薄，卸料力不大，故可采用彈性卸料裝置進(jìn)行卸料。工件的卸除：采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。沖孔廢料的卸除：采用下模座漏料孔排出，沖孔廢料在下模座的凸凹模內(nèi)積聚到一定數(shù)量便從下模座漏料孔中排出。4.4 導(dǎo)向方式的選擇導(dǎo)向零件有很多，用導(dǎo)板導(dǎo)向，安裝不方便，而且阻擋操作者視線，所以不采用。滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，雖然導(dǎo)向精度高，使用壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，維修麻煩，所以不常使用。而該零件精度要求不高，采用滑式導(dǎo)柱導(dǎo)套即可，且模具在壓力機(jī)上的安裝簡(jiǎn)單方便，

13、成本低。4.5 模架對(duì)角導(dǎo)柱模架：由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑行平穩(wěn)但使用不方便，加上難度高。后側(cè)導(dǎo)柱模架：由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套、導(dǎo)柱的單邊磨損，影響模具的使用壽命，且加工的制件精度不高。四角導(dǎo)柱模架：具有導(dǎo)向平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。中間導(dǎo)柱模架：導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確，但只能從一個(gè)方向送料，也容易阻擋操作者的視線。根據(jù)以上方案，比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，且該零件的加工精度不高，所以采

14、用后側(cè)式導(dǎo)柱模架。5 模具工藝參數(shù)計(jì)算5.1 計(jì)算毛坯尺寸相對(duì)彎曲半徑：式中： R-彎曲半徑； t-材料厚度。由于相對(duì)彎曲半徑大于0.5，可見(jiàn)制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)該先求變形區(qū)中性層曲率半徑mm。 （5-1）式中： r1-內(nèi)彎曲半徑； k-中性層系數(shù)； t-材料厚度。表5-1 板料彎曲中性層系數(shù)r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.21.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5查表5-1得：k=0.5。根據(jù)公式5

15、-1得：根據(jù)零件圖可知，圓角半徑較大（R0.5t），彎曲件的長(zhǎng)度公式為： （5-2）式中： L-彎曲件毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度； L直-彎曲件各直線部分的長(zhǎng)度； L彎-彎曲件各彎曲部分的長(zhǎng)度。圖5-1 制件簡(jiǎn)圖（5-3）式中： R-大圓半徑15； X1-系數(shù)取0.5； t-料厚1.5； r-小圓半徑6； X2-系數(shù)取0.47。由于R=15，X1=0.5，t=1.5，代入公式5-3得： 由于L直=48mm，L彎=70.5087mm，代入公式5-2得： 取L=119mm。根據(jù)計(jì)算得工件的展開(kāi)尺寸為119mm14mm，如圖5-2所示：圖5-2 制件展開(kāi)圖5.2 排樣設(shè)計(jì)沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱(chēng)為

16、排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。排樣的方法有：直排、斜排、對(duì)直排、混合排，根據(jù)設(shè)計(jì)模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案：方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一

17、次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，故應(yīng)采用方案一。零件為矩形零件，選擇直排法。5.3 搭邊值的確定排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱(chēng)為搭邊。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。對(duì)于其他材料的計(jì)算應(yīng)取數(shù)值表5-2的數(shù)：表5-2 其它材料的計(jì)算材料系數(shù)鋼（WC0.3%0.45%）0.9鋼（WC0.5%0.65%）0.8硬黃銅11.1硬鋁11.2軟黃銅，純銅1.2一般來(lái)說(shuō)，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)和查表來(lái)確定的，該

18、制件的搭邊值采用查表5-3取得。表5-3 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值材料厚度t圓件及r2t圓角矩形邊長(zhǎng)l50矩形邊長(zhǎng)l50或圓角r2工件間a1側(cè)邊a工件間a側(cè)邊a1工件間a1側(cè)邊a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25-0.51.21.51.82.02.22.50.5-0.81.01.21.51.81.82.00.8-1.20.81.01.21.51.51.81.2-1.51.01.21.51.81.92.01.6-2.01.21.52.02.22.02.2根據(jù)該制件為矩形且厚度為1.5mm。查表5-3得：兩制件搭邊值a1=1.8mm。側(cè)搭邊值為a=2.0mm。5.4 條料寬度的計(jì)

19、算計(jì)算條料寬度有3種情況需要考慮：（1）有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。（2）無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。（3）有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。條料寬度公式：（5-4）式中： D-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； A-側(cè)搭邊值。由于Dmax=14mm，a=2mm，查表5-4條料寬度偏差為0.1，代入公式5-4得：條料寬度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20表5-4 條料寬度公差5.5 導(dǎo)板間間距的確定導(dǎo)板間距離公式：（5-5）式中： Z-導(dǎo)料板與條料間的最小間隙。由于查表5

20、-5得：Z=5mm，代入公式5-5得：A=B+Z =18+5 =23mm表5-5 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin材料厚度t（mm）無(wú)側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度B（mm）1001002002003001336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22由于查表10-1得：K=0.3，代入公式10-1得：取H=40mm。模具壁厚的確定公式為：凹模壁厚取C=66mm。凹模長(zhǎng)度的確定公式為：查表10-3取標(biāo)準(zhǔn)L=280m

21、m。凹模寬度的確定公式為：查表10-2，選取凹模外形尺寸。凹模輪廓尺寸為280mm200mm40mm。表10-2 矩形和圓形凹模的外形尺寸矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度LB矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑d6350、6363 10、12、14、16、18、20638063、8080、10063、10080、100100、12580 12、14、16、18、20、2280、100125100、125125、14080、140100 14、16、18、20、22、25125140125、140140、160100、160125、160140、200100、200125 16、18、20、22、25、28140

22、160160、200140、200160、200125、250140 16、20、22、25、28、32160200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35200250250、280200、280250、 20、25、28、32、35、40250315250 20、28、32、35、40、45280、31510.1.2 凹模材料的選用凹模刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此要有較高的硬度和適度的韌性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用Cr12比較好，熱處理淬火硬度6064HRC。10.2 凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模材料選擇與凹模一樣，都要求使用時(shí)間較長(zhǎng)，高耐

23、磨性，高硬度和適度的韌性。但熱處理應(yīng)高于凹模。所以，材料也選用Cr12。10.3 外形凹模的設(shè)計(jì)因?yàn)樵撝萍螤畈皇呛軓?fù)雜，但有彎曲部分，所以將落料模設(shè)計(jì)成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機(jī)床加工?？梢灾苯佑?個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導(dǎo)料板的厚度的總和，外形凸模下部設(shè)置1個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo)，借用工件上的孔作為導(dǎo)正孔。外形凸模長(zhǎng)度為： （10-2）式中： H1-凸模固定板厚度； H導(dǎo)-導(dǎo)板的厚度； H2-卸料板厚度； y-增加長(zhǎng)度。由于H導(dǎo)=6mm，y=46mm，查表10-3得H

24、2=18mm，代入公式10-2得：10.4 內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì)10.4.1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是鑲拼式，另一類(lèi)為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺(tái)階式。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中凸模是圓形結(jié)構(gòu)，所以綜合考慮采用整體式中的臺(tái)階式（如圖10-1），凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。10.4.2 凸模尺寸計(jì)算凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)考慮凸模的修模量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菑椥孕读仙铣黾绞?，其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算： （10-3）式中： H1-凸模固定板厚度； H2-彈簧工作厚度； H3-卸料板厚度； H4-導(dǎo)料板厚度； H5-沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模經(jīng)驗(yàn)值。由于H1=20，H2=20，H3=18，H4=6，H5=2，代入公式10-3得：圖10-1 沖孔凸模尺寸10.4.3 凸模材料的選用由于沖模為級(jí)進(jìn)模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強(qiáng)度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸模材料選用Cr12鋼，熱處理5860HRC，凸模與推件塊之間的間隙