模具設(shè)計與制造 課程設(shè)計金屬壓圈復(fù)合模具設(shè)計

1、模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：金屬壓圈復(fù)合模具設(shè)計系別：機電工程系 專業(yè)：機械制造與自動化姓名：周慶祥 完成日期：2013年11月30日 目 錄 摘 要前 言第一節(jié) 沖裁工藝方案分析411設(shè)計任務(wù)412工藝性分析413工藝方案5第二節(jié) 工藝計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計521排樣 522 沖壓力623 沖壓中心724 凸、凹模刃口尺寸計算725 凸模、凹模、凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計8第三節(jié) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計931 模具總體設(shè)計1132 卸料彈簧的設(shè)計1133 定位方式1234 卸料、頂件方式1235模架及模柄1336送料方式1437 模架的選用1438 沖壓設(shè)備的選擇 14致 謝16參考文獻17金屬壓圈復(fù)合模

2、具設(shè)計 摘要：本設(shè)計進行了落料、沖孔連續(xù)模的設(shè)計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。對產(chǎn)品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計的一般步驟，計算并設(shè)計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導(dǎo)尺、擋料銷、導(dǎo)正銷等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。落料凸模內(nèi)裝有導(dǎo)正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準(zhǔn)確，提高了加工精度。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要求。關(guān)鍵詞： 沖壓成型 落料 沖孔前 言21世紀(jì)，我國

3、經(jīng)濟將從真正意義上溶入全球經(jīng)濟一體化，中國的市場將不再只屬于中國企業(yè)。產(chǎn)品，不僅僅是性能與價格的較量，從外觀、實用性到環(huán)保，哪一點輸給別人那只能堆放在倉庫或賤賣，不會創(chuàng)造效益的企業(yè)只好關(guān)門。手抄書式的靠機床和操作工來實現(xiàn)工程師設(shè)計產(chǎn)品化的老機械制造已成為歷史，現(xiàn)代制造業(yè)駕馭著微電子和新材料，敲擊著鍵盤，在加工中心與模具組成的流水線上精密的復(fù)制著工程師在計算機輔助下設(shè)計的從市場捕捉來的最新產(chǎn)品。進入21世紀(jì)，先進制造技術(shù)將全面擔(dān)負起快速、精確的生產(chǎn)更多門類的產(chǎn)品，以保障和提高人類現(xiàn)代化生活的質(zhì)量。 模具已不僅僅是人類用來澆鑄錢幣和內(nèi)燃機殼的砂箱。今天，它凝聚了各類高技術(shù)，能快速精密的直接把材料成

4、型、焊接、裝配成零部件、組件或產(chǎn)品，其效率、精度、流線、超微型化、節(jié)能、環(huán)保，以及產(chǎn)品的性能、外觀等，都是傳統(tǒng)工藝所無與倫比的。展望21世紀(jì)，無論電子、生物、材料、汽車、家電等哪個行業(yè)，不裝備由計算機、模具和加工中心砌成的生產(chǎn)線，都不可能在制造業(yè)中擔(dān)綱支柱產(chǎn)業(yè)。模具是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要裝備，其水平標(biāo)志著一個國家或企業(yè)的制造水平和生產(chǎn)能力。今后一段時期內(nèi)，我國五大支柱產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、批量化成本和包括產(chǎn)業(yè)更新在內(nèi)的技術(shù)進步的關(guān)鍵是模具。現(xiàn)在全球模具總產(chǎn)值早已超過傳統(tǒng)機械工業(yè)機床與工具類產(chǎn)值的總和。 該零件在汽車，機械，家電，飛機，火車等方面都有廣泛的應(yīng)用。該零件在生活中到處都可以看到，它具有使兩個

5、零件連在一起從而減少之間的磨損。到處都可以買到，價格便宜，制造簡單，方便等。第一節(jié) 沖裁工藝方案分析11設(shè)計任務(wù)零件尺寸如下圖1.1：圖1.1 零件圖如圖1.1為厚2mm的A號鋼片，生產(chǎn)批量為大批量。這次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計該零件的模具尺寸并繪制模具零件圖和總裝配圖。12工藝性分析設(shè)計模具時，首先應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量、零件圖紙及零件的技術(shù)要求進行工藝性分析，來判斷該沖裁件進行沖裁加工的難易程度，對不適合沖裁或較難由沖裁來完成加工的部位，提出改進方案，與設(shè)計者協(xié)商。根據(jù)圖1.1所示零件，對沖裁件工藝性的分析，從零件形狀、要達到經(jīng)濟精度以及尺寸幾個方面來看，與零件簡圖中幾個方面相比較，可認(rèn)為零件的精度要

6、求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)符合批量等情況，也符合沖裁工藝的要求。13工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案。方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，在模具同一位置時可完成數(shù)道分離工序的模具，成本低、操作方便、工件精度也能滿足要求。方案三也只需一道模具，生產(chǎn)效率高，但不在同一個位置就可以完成，操作不方便，精度要求不能滿足，成本高

7、。因此從零件加工精度和經(jīng)濟性角度綜合考慮，選則方案二是較為合適的，即選擇復(fù)合模作為本設(shè)計的模具方案。第二節(jié) 工藝計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計21 排樣圖2-1 排樣圖為了提高材料利用率，采用直對排的排樣方案，如圖2-1所示。由查表可得的搭邊值，并取整得a=3mm1計算步距： h = 42 + 3 = 45mm條料寬度：b = 42 + 3 2 =48mm2一個步距的材料利用率沖壓件毛坯面積： = = 2.2沖壓力該模具采用彈性卸料和下出料方式1.沖裁力F1=Ltb=198.68x2x300=119208N2.卸料力 查表得： 。所以 3.堆件力 查表得到凹模刃口形式，h = 8mm , 則 查表得 所以 沖

8、壓總力為： 2.3沖壓中心 按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系xoy ,如圖2-2所示。由于零件左右對稱，即, 這里只需計算。將工件沖裁周邊分成 、 、 、 基本段，求出各段長度及各段的重心位置。圖 2-2 壓力中心 = 131.88 , = 21 ； = 58.8, = 19.5； = 4, =32 ； = 4 , =33； 2.4凸模、凹模刃口部分尺寸計算查表得間隙 0.26 ， 0.38。對沖孔22mm采用凸模、凹模分開的加工方法，其凸模、凹模刃口部分尺寸計算如下：查表得凸模、凹模制造公差為 校核： = 0.12 ， 滿足 的條件查表得因數(shù) x = 0.5 按式 所以 對外輪廓的落料，由于形

9、狀比較復(fù)雜，采用配合加工的方法，其凸模、凹模刃口部分尺寸計算如下：以凹模為基準(zhǔn)件，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大 ，因此都屬于A類尺寸。零件圖中未注公差的尺寸， 按自由公差，其極限偏差為 ： ， 。查表得因數(shù)x為：當(dāng) 0.50 時 ，x = 0.5 ; 當(dāng)< 0.50 時， x = 0.75 。 按式 ： 2.5確定模具凸模、凹模 、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計沖孔22mm的圓形凸模 ，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設(shè)計成直柱的形狀，尺寸如圖2.4 所示。 圖2-3 凸模 圖2-4凹模凹模的刃口形式，鑒于該產(chǎn)品生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，即圖2-4 所示的刃口形式。凹模的外形尺寸

10、為：H = Kb = 0.2442 mm=10mm C=1.5h=15。尺寸標(biāo)注如圖 2-4所示 。 模具為復(fù)合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，必須還有 一個凹凸模，凹凸模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖圖2-5所示，凹凸模的外刃口尺按凸模尺寸配制，并保證雙面間隙2.26-0.38。凹凸模上孔中心與邊緣距離尺寸為11的公差應(yīng)比零件圖所標(biāo)精度高3-4級，即定為。 圖2-5 凹凸模 第三節(jié) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.模具總體設(shè)計圖3-1所示為本文設(shè)計對象的模具總裝配圖，該復(fù)合沖裁模將凹模及小凸模裝在上，模上，是典型的倒裝結(jié)構(gòu)，導(dǎo)料銷控制條料送進的導(dǎo)向，固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料

11、板，卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由推桿，推板，推銷和推件板組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凹凸模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏出。 圖3-1 模具總裝配圖 3.2.卸料彈簧的設(shè)計 （1）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定4根彈簧，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為： （2）根據(jù)預(yù)壓力（894N）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由資料給出的彈簧參數(shù)，其最大工作負荷。（3)校驗是否滿足，又書（2）中可見序號70-72的彈簧滿足 ，但選序號70的彈簧合適，因為其他彈簧太長，會使模具高度增大。70號彈簧的規(guī)格如下： 外徑D=42 鋼絲直徑 d=6 自由高度： 裝配高度：3.3定位方式定位方式采用側(cè)刃加導(dǎo)正銷定距的方式。用側(cè)刃定距時，使側(cè)刃的實際長

12、度和凹模型孔間步距一致，可提高送料精度。但采用側(cè)刃定距時，送料操作時的人為因素，會產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對于工位較多的級進模，送料的累積誤差，會使送料精度降低，對尺寸精度要求高、形狀復(fù)雜的沖件尤為明顯，因此，在側(cè)刃定距的同時增設(shè)導(dǎo)正銷的方式，在多工位級進模中得到廣泛的應(yīng)用。側(cè)刃導(dǎo)正銷的定距方式是將側(cè)刃做粗定位，導(dǎo)正銷做精定位。用于導(dǎo)正的導(dǎo)正孔，可以是沖件上的孔，也可在條料上沖出輔助工藝孔。為保證送料精度，一般應(yīng)設(shè)置兩個導(dǎo)正孔，并在第一工位上沖出。1、側(cè)刃和導(dǎo)正銷定距方式時，側(cè)刃、側(cè)刃當(dāng)塊、側(cè)導(dǎo)板和導(dǎo)正銷的裝配與調(diào)整方法，與單獨裝側(cè)刃、導(dǎo)料銷基本相同。2、側(cè)刃和導(dǎo)正銷定距方式中，側(cè)刃長度與凹

13、模型孔間隙步距c的關(guān)系應(yīng)為： =c+(0.10.2)mm。側(cè)刃長度增大（0.10.2）mm,是為了補償導(dǎo)正銷插入型孔時，條料可向后移動的補償量。3.4卸料、頂件方式卸料裝置分固定卸料裝置、彈性卸料裝置。卸料板用與卸料卡在凸?；蛲埂寄Ｉ系臎_裁件或廢料。當(dāng)卸料板僅起卸料作用時，凸模與卸料板的雙邊間隙取決與板料厚度，一般在0.20.5mm之間，卸料薄時取小值：板料厚時取大值。當(dāng)固定板兼起導(dǎo)板作用時，一般按H7/ h6配合制造，但應(yīng)該保證導(dǎo)板與凸模之間間隙小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，當(dāng)沖裁板較厚（大于0.5mm）、卸料力較大、平直度要求

14、不很高的沖裁件時，一般采用固定卸料裝置。彈性卸料裝置是由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料的作用，所得沖裁件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。彈性卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁板料厚度查表。在級進模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表列數(shù)值適當(dāng)加大。當(dāng)卸料板起導(dǎo)向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹模隙小。此時，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工件零件刃口0.30.5mm,以便順利卸料。由于此零件很薄，只有0.5mm，在沖壓前需先壓平，故采

15、用彈性卸料。3.5模架及模柄1模架類型如采用縱向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架(對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架也可)；橫向送料適宜采用對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架：而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢)，但工作時受力均衡性和對稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些，四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具，而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具采用對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。2模柄類型模柄是連接上模與壓力機的零件，常用于 1000KN以下的壓力機的模具安裝。模柄的結(jié)構(gòu)型式比較多，重載的模具可直接用鏍釘、壓板將上模壓在滑塊端面。3.6送料方式條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計的送料方向?qū)蛩瓦M。標(biāo)準(zhǔn)

16、的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)見國標(biāo) (GB286581)。而采用導(dǎo)料銷時，要選用兩個。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)與擋料銷相同。 為了保證送料精度，使條料緊靠一側(cè)的導(dǎo)料板送進，可采用側(cè)壓裝置?；善接糜诹虾裥∮?mm，側(cè)壓力要求不大的情況。 彈簧壓塊式和彈簧板式用于側(cè)壓力較大的場合。彈簧壓板式側(cè)壓力均勻，它安裝在進料口，常用于側(cè)刃定距的級進模。簧片式和彈簧壓塊式使用時，一般設(shè)置 23個。3.7.模架的選用 模架選用適用于中等精度，中、小尺寸沖壓的后側(cè)導(dǎo)柱模架，從右向左送料，操作方便。 上模座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*50 下摸座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*65 導(dǎo)柱： d/mm*L/

17、mm=35*200 導(dǎo)套：d/mm*L/mm*D/mm=35*125*48 墊板厚度?。?2 凸模國定板厚度?。? 凹模的厚度已定為：10 卸料板厚度取：14 彈簧的外露高度：14 模具的閉合高度：=（50+12+8+10+2+14+54+65）mm=215.2mm 3-8. 沖壓設(shè)備的選擇 選用雙柱可傾壓力機 J23-40 公稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 最大閉合高度 330mm 連桿調(diào)節(jié)量:65mm 工作臺尺寸:(前后mm×左右mm) ：460×700 墊板尺寸:(厚度mm×孔徑mm）：65×220 模柄孔尺寸：（直徑mm×深度

18、mm) ：450×7 最大傾斜角度：總 結(jié)這次的主要任務(wù)是金屬壓圈復(fù)合模具設(shè)計，首先是進行工藝方案的分析，從而確定工藝方案，然后進行工藝計算及結(jié)構(gòu)的設(shè)計確定排樣，計算凸模、凹模刃口部分尺寸，確定模具凸模、凹模 、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后進行模具結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計是在全組同學(xué)共同努力和討論下完成的。在這三個多星期的設(shè)計過程中，全組同學(xué)每天都會積極討論，每個人解答問題的幽默和對待問題的嚴(yán)謹(jǐn)使我在設(shè)計過程中對專業(yè)知識更加深入的了解，也極大地激起了我求知的欲望。同學(xué)們學(xué)知識不但努力，更重要的是他們在工作和事業(yè)上的那種孜孜不倦的精神潛移默化地影響著我，成為鞭策我不斷前進的動力。在這畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之前，特此向辛勤培育我的老師表示誠摯的感謝！ 我認(rèn)為這次的畢業(yè)設(shè)計工作對我個人來說意義是非常可貴的。雖然是我在大學(xué)生活的終點，但同樣也是我將來生活和工作的起點。我將以我未來的學(xué)習(xí)